DEX21高速钢模具在精密冲压的失效分析






DEX21高速钢 用途及特性
一、材料概述
DEX21是日本大同特殊钢(DAIDO STEEL)研发的高韧性粉末冶金高速钢,属于第二代粉末高速钢产品。该材料采用优化的粉末冶金工艺制造,在保持良好耐磨性的同时具有优异的韧性,特别适合高冲击负荷的切削加工和模具应用。
日本大同DEX21粉末冶金高速钢
标准JIS G4403
日本大同DEX21高速工具钢,DEX21具有细微均匀的一次碳化物组织,性能稳定。含有多量的碳化物生成元素,获得了很高的硬度,提高了钢的耐磨损性和强度,减少了加工工序,提高了加工精度。由于碳化物组织的细微化,提高了切削性能,减少了热处理变形。DEX21在高硬度的情况下具有高的韧性,可以防止开裂和变形。
DEX21化学成分:
C:1.30
Cr:4.00
Mo:5.00
W:6.50
V:3.00
Mn:0.30
Si:0.30
退火温度800~880℃,缓慢冷却,硬度≤285HBS。
三、关键特性参数
1. 机械性能(热处理后)
硬度:HRC 65-67
抗弯强度:4,200-4,600 MPa
冲击韧性:18-22 J/cm²
抗压强度:4,000-4,400 MPa
弹性模量:220-230 GPa
2. 物理特性
密度:8.20 g/cm³
热膨胀系数:11.0×10⁻⁶/°C (20-600°C)
热导率:23.0 W/(m·K)
比热容:480 J/(kg·K)
磁性:弱磁性
3. 高温性能
红硬性:HRC≥62 @600℃
高温硬度保持率:
500℃: 96%室温硬度
600℃: 89%室温硬度
700℃: 78%室温硬度
四、典型应用领域
1. 切削工具
高韧性铣刀
断续切削车刀
难加工材料钻头
2. 冲压模具
厚板冲裁模
高强度钢冲压模
复合冲剪工具
3. 特殊工具
冷镦模具
滚压工具
剪切刀具
五、热处理工艺
1. 标准热处理流程
预热:850℃ × 30min + 1050℃ × 30min
奥氏体化:1160-1180℃ × 3-5min/25mm
淬火:高压气淬(6-10bar)
深冷处理:-80℃ × 6h (可选)
回火:550-570℃ × 2h × 3次
2. 热处理关键参数
参数控制要点
奥氏体化温度超过1200℃会降低韧性
保温时间每25mm厚度3-5分钟
冷却速率必须≥25℃/s
回火曲线必须三次回火确保完全转变
六、加工性能
1. 机加工性
相对切削性:普通高速钢的25-30%
磨削比(G-ratio):20:1(推荐CBN砂轮)
推荐加工参数:
车削:VC=15-20 m/min,f=0.03-0.06 mm/r
铣削:VC=20-25 m/min,fz=0.02-0.04 mm/tooth
钻削:VC=6-10 m/min,f=0.02-0.04 mm/r
七、性能对比
特性DEX21DEX80ASP2030
室温硬度HRC 65-67HRC 67-69HRC 66-68
600℃硬度HRC 62HRC 64HRC 63
抗弯强度4,400 MPa4,000 MPa4,200 MPa
耐磨性★★★★★★★★★★★★★
韧性★★★★★★★★★★★★★
八、材料优势
优异韧性:冲击值比DEX80高30%
良好加工性:相对容易磨削
:成本比DEX80低15-20%
抗裂纹扩展:裂纹扩展速率低
综合性能平衡:硬度与韧性的佳组合
九、使用注意事项
适合CBN和金刚石砂轮磨削
焊接需预热至300-400℃
避免在500℃以上长期使用
建议进行TiCN涂层处理
重磨时注意避免过热
十、典型应用案例
汽车高强度钢板冲压:模具寿命达50万次
钛合金铣削加工:切削速度可达120m/min
复合材料钻削:可加工5000孔以上
齿轮滚轧工具:寿命是传统材料的3倍
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