Thép khuôn K110 là gì?
K110 là mộtthép công cụ nguội carbon cao, crom caoThép làm khuônvới hàm lượng carbon 1.50%-1.70% và hàm lượng crom 11%-13%. Sau khi tôi, độ cứng của nó có thể đạtHRC 60-64. Nó tự hào có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và độ ổn định kích thước tốt, với cường độ nén khoảng 2800 MPa. Nó lý tưởng để sản xuất các khuôn làm việc nguội chịu tải trọng cao, chống mài mòn cao như khuôn dập nguội, khuôn dập đầu nguội và khuôn kéo sợi, làm cho nó trở thành vật liệu ưu tiên cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống mài mòn cực cao.
Đặc tính chính của thép K110.
- Độ cứng cực cao:Độ cứng sau tôi HRC 60-64, vượt trội so với thép D2, phù hợp cho các ứng dụng chịu mài mòn cao như dập nguội và tạo hình chịu tải trọng lớn.
- Khả năng chống mài mòn tuyệt vời:Hàm lượng cacbon và crom cao tạo thành một lượng lớn cacbua. Khả năng chống mài mòn tốt hơn thép Cr12 và chỉ đứng sau thép gió, kéo dài đáng kể tuổi thọ khuôn.
- Độ ổn định kích thước tuyệt vời:Biến dạng tối thiểu trong quá trình xử lý nhiệt đảm bảo độ chính xác của khuôn, phù hợp cho khuôn dập chính xác và khuôn kéo.
- Độ bền nén cao:Cường độ nén xấp xỉ 2800 MPa, với cường độ uốn xấp xỉ 2200 MPa, có khả năng chịu được điều kiện làm việc nặng.
- Độ dẻo dai vừa phải:Độ dai va đập $\alpha_k$ khoảng 12-15 J/cm², duy trì độ cứng cao đồng thời giảm nguy cơ nứt giòn.
- Hiệu suất đánh bóng tốt:Có thể đạt được độ hoàn thiện bề mặt cao sau khi xử lý thích hợp, phù hợp cho các khuôn chính xác yêu cầu chất lượng bề mặt cao.
- Khả năng chống ăn mòn cơ bản:Hàm lượng Crom 11%-13% cung cấp khả năng chống ăn mòn cơ bản cho môi trường ẩm ướt.
- Khả năng mài tốt:Dễ dàng mài để đạt chất lượng bề mặt cao, tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thiện và sửa chữa.
1. Bảng thành phần hóa học
| Ký hiệu nguyên tố | Hàm lượng điển hình (%) | Phạm vi tiêu chuẩn (%) | Vai trò cốt lõi |
|---|---|---|---|
| Cr | 11.5 | 11.00-13.00 | Tạo cacbua crom để tăng độ cứng, cải thiện khả năng tôi và cung cấp khả năng chống ăn mòn. |
| C | 1.55 | 1.40-1.60 | Cung cấp độ cứng và khả năng chống mài mòn; tạo cacbua để tăng cường khả năng giữ cạnh. |
| Mo | 0.7 | 0.70-1.20 | Cải thiện khả năng tôi cứng và độ dẻo dai; tăng cường khả năng chống mài mòn và độ bền ở nhiệt độ cao. |
| V | 1.0 | 0.50-1.10 | Tinh luyện hạt; tạo cacbua vanadi cứng để cải thiện khả năng chống mài mòn và độ dai. |
| Mn | 0.4 | ≤0.60 | Tăng khả năng tôi cứng và cải thiện hiệu suất gia công và độ bền. |
| Si | 0.3 | ≤0.60 | Cải thiện độ bền và khả năng chịu nhiệt; hoạt động như một chất khử oxy. |
| P | ≤0.001 | ≤0.030 | Nguyên tố tạp chất; yêu cầu kiểm soát chặt chẽ. |
| S | – | ≤0.030 | Nguyên tố tạp chất; yêu cầu kiểm soát chặt chẽ. |
2. Bảng tính chất vật lý K110 (Thuộc tính vật liệu vốn có)
| Chỉ số hiệu suất | Phạm vi giá trị | Đơn vị | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Mật độ | 7.7 | g/cm³ | Ở nhiệt độ phòng, xấp xỉ 0,278 lb/in³ |
| Điểm nóng chảy | 1420 | °C | Khoảng 2590°F |
| Mô đun đàn hồi | 200 | GPa | Mô đun Young ở nhiệt độ phòng |
| Hệ số Poisson | 0.28-0.30 | – | Thông số biến dạng đàn hồi |
| Nhiệt dung riêng | 460 | J/(kg·K) | Ở nhiệt độ phòng (20°C) |
| Độ dẫn nhiệt | 20-25 | W/(m·K) | Tăng nhẹ theo nhiệt độ ở nhiệt độ phòng |
| Hệ số giãn nở nhiệt | 10.4-11.7 | ×10⁻⁶ /°C | Dải nhiệt độ 20-100°C |
| Điện trở suất | Khoảng 0.57 | µΩ·m | Ở nhiệt độ phòng |
| Độ cứng (Trạng thái giao hàng) | ≤250 | HB | Trạng thái ủ mềm |
| Độ cứng (Đã xử lý nhiệt) | 60-62 | HRC | Sau tôi + ram nhiệt độ thấp |
| Độ bền kéo (Ủ mềm) | ≥480 | MPa | Giá trị tối thiểu ở trạng thái ủ. |
| Độ bền kéo (Sau tôi) | ≥2000 | MPa | Trạng thái độ cứng cao sau khi tôi và ram |
| Giới hạn chảy (Ủ) | ≥275 | MPa | Giá trị tối thiểu ở trạng thái ủ. |
| Giới hạn chảy (Tôi) | ≥1800 | MPa | Trạng thái độ cứng cao sau khi tôi và ram |
| Độ giãn dài | Khoảng 16 | % | Ở trạng thái ủ |
3. Bảng tính chất cơ học K110 (Đặc tính phản ứng ứng suất)
| Chỉ số hiệu suất | Phạm vi giá trị | Đơn vị | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Độ cứng (sau tôi) | 63-65 | HRC | Trạng thái tôi cứng trước khi ram |
| Độ cứng (Ram ở 200°C) | 61-62 | HRC | Khuyến nghị cho khuôn làm việc nguội |
| Độ cứng (Ram ở 250°C) | 59-60 | HRC | Độ dẻo dai được cải thiện, độ cứng hơi thấp hơn. |
| Độ bền kéo | 2200-2500 | MPa | Sau tôi + ram nhiệt độ thấp |
| Giới hạn chảy | 1800-2000 | MPa | Sau tôi + ram nhiệt độ thấp |
| Độ bền nén | 2800-3200 | MPa | Chỉ số chính cho khuôn ép đùn nguội. |
| Độ bền uốn | 2500-2800 | MPa | Khả năng chịu được tải trọng uốn |
| Độ giãn dài | 1.5-2.5 | % | Độ giãn dài thấp đối với vật liệu có độ cứng cao. |
| Độ dai va đập (Không khía) | 12-15 | J/cm² | Giá trị điển hình khi ram ở 200°C |
| Độ bền va đập (Ram ở 200°C) | 10-12 | J/cm² | Ram nhiệt độ thấp, ưu tiên độ cứng. |
| Độ dai va đập (Ram ở 250°C) | 13-15 | J/cm² | Ram nhiệt độ trung bình, ưu tiên độ dẻo dai. |
| Độ bền mỏi ($10^7$ chu kỳ) | 650-750 | MPa | Giới hạn mỏi chu kỳ |
| Mô đun đàn hồi | 200-210 | GPa | Mô đun Young ở nhiệt độ phòng |
| Hệ số Poisson | 0.28-0.30 | – | Thông số biến dạng đàn hồi |
| Khả năng chống mài mòn (Thử nghiệm Pin-on-Disk) | 0.08-0.12 | mm³/(N·m) | Dữ liệu thử nghiệm mài mòn pin-on-disk |
| Khả năng chống mài mòn (Bánh mài khô) | 0.5-0.8 | mm³/1000 lần | Dữ liệu thử nghiệm mài mòn bánh xe cát khô/cao su |
Các ứng dụng điển hình củaThép khuôn K110
| Lĩnh vực ứng dụng | Đặc tính cốt lõi | Sản phẩm tiêu biểu | Lợi thế về hiệu suất |
|---|---|---|---|
| Dập chính xác | Khả năng chống mài mòn cao + Độ ổn định kích thước | Đầu nối, lõi động cơ, lò xo chính xác | Tuổi thọ tăng hơn 3 lần so với Cr12; 67%-100% so với D2 |
| Ép đùn nguội | Độ bền nén cao + Khả năng chống mài mòn | Thanh nhôm định hình, Chi tiết phi kim loại | Tuổi thọ tăng 2-3 lần so với thép làm khuôn thông thường. |
| Luyện kim bột | Khả năng chống mài mòn cực cao + Độ chính xác | Bánh răng, Các bộ phận kết cấu chính xác | Tuổi thọ tăng 4 lần (20 nghìn đến 80 nghìn chu kỳ) |
| Gia công ren | Độ cứng cao + Khả năng chống mài mòn | Khuôn cán ren bu lông/vít | Tuổi thọ vượt trội đáng kể so với thép D2. |
| Dập nguội | Khả năng chống mài mòn cao + Độ bền nén | Khuôn dập nguội bu lông/đai ốc | Hiệu suất tốt cho sản xuất hàng loạt |
| Cắt/Xén | Khả năng chống mài mòn cao | Khuôn cắt tấm mỏng (≤1mm) | Tuổi thọ dài hơn cho việc cắt vật liệu mỏng. |
| Kéo căng/Kéo sợi | Khả năng chống mài mòn cao + Độ ổn định kích thước | Khuôn kéo dây/ống | Khả năng chống mài mòn và giữ kích thước tuyệt vời |
Các kịch bản KHÔNG khuyến nghị sử dụng K110
| Kịch bản không khuyến nghị | Hạn chế cốt lõi | Kiểu hỏng hóc điển hình | Đề xuất vật liệu thay thế |
|---|---|---|---|
| Dập nguội/Ép đùn | Độ bền va đập thấp (10-15J/cm²). | Sứt mẻ, nứt gãy (<500 chi tiết) | DC53, LD, S7 |
| Dập phôi tấm dày (≥3-6mm) | Độ dẻo dai không đủ. | Sứt mẻ cạnh, nứt | A2, D2, Cr12MoV |
| Khuôn lớn (Chiều dài >500mm) | Khả năng tôi cứng hạn chế. | Nứt, biến dạng trong quá trình xử lý nhiệt | Cr12MoV |
| Khuôn làm việc nóng (>250°C) | Độ ổn định nhiệt không đủ. | Mềm hóa, hỏng hóc | H13 |
| Khuôn nhựa | Khó gia công, Không có khả năng chống ăn mòn | Khó gia công, gỉ sét | 718H, S136, NAK80 |
| Khuôn dập liên hoàn chính xác | Độ bền mỏi không đủ. | Nứt mỏi (ở 30.000 chu kỳ) | SKH-9, SKH-51 |
| Khuôn dập sâu | Độ dẻo kém (Độ giãn dài 1.5-2.5%) | Nứt | Cr12MoV |
| Cắt tấm dày (≥6mm) | Khả năng chịu va đập không đủ. | Sứt mẻ cạnh, tuổi thọ ngắn (50% của D2) | LD, Cr12MoV |
| Dập tấm thân ô tô | Độ dẻo kém, độ dai không đủ | Nứt vỏ cam | Thép chuyên dụng cho kéo sợi |
| Khuôn thành mỏng/góc sắc | Tập trung ứng suất, độ dai thấp | Gãy ở các góc sắc | Thép làm khuôn có độ dẻo dai cao hơn |
| Yêu cầu đánh bóng gương | Hàm lượng crom cao, Khả năng đánh bóng kém | Không thể đạt độ bóng gương | S136, NAK80 |
| Khuôn luyện kim bột | Độ bền nén không đủ. | Mài mòn nhanh do va đập | Thép luyện kim bột chuyên dụng |
Nên sử dụng dụng cụ nào để gia công K110?
| Giai đoạn / Độ cứng vật liệu | Loại dụng cụ | Ưu tiên phủ | Thương hiệu đề xuất |
|---|---|---|---|
| Gia công thô (Ủ mềm HRC25-30) | Cacbua tiêu chuẩn (WC-Co) | Lớp phủ TiAlN | Zhuzhou Diamond YC30S, Sandvik GC4225, Zigong Great Wall 798 |
| Gia công bán tinh (Đã tiền cứng HRC35-45) | Carbide hạt siêu mịn (0.5-1μm) | AlTiN (Ưu tiên) > TiSiN | Sandvik GC1030, Kennametal KC5010, Zhuzhou Diamond YBG205, Iscar |
| Gia công tinh (HRC50-55) | Cacbua hiệu suất cao hoặc CBN | AlTiN (cho Hợp kim cứng) / Không lớp phủ (CBN) | Sandvik GC1030, Kennametal KC5010, Halnn Superhard BN-H10 |
| Gia công tinh (HRC55-65) | Dụng cụ CBN (nguyên khối hoặc hàn) | Không có lớp phủ | Nhập khẩu: Sumitomo BN-S200/BNC200, Element Six CBN300, Sandvik CB7015, Kennametal KBN10, Seco, Walter, Kyocera;Trung Quốc: Funik FBN-S30, Halnn Superhard, Zhengzhou Xinya |
Logic lựa chọn thông số gia công K110.
| Kích thước lõi | Logic lựa chọn | Thông số thực tế |
|---|---|---|
| Tốc độ cắt ($V_c$) | Vật liệu cứng hơn yêu cầu tốc độ thấp hơn; CBN cho phép tốc độ cao. | Ủ mềm: 80-150 m/phút; Tôi cứng (HRC55-65): 150-250 m/phút (CBN) |
| Tốc độ tiến dao ($F$) | $F = S \times Z \times f_z$; Độ cứng càng cao, tốc độ tiến dao càng thấp. | Gia công thô: 0.1-0.25 mm/vòng; Gia công tinh: 0.05-0.15 mm/vòng |
| Chiều sâu cắt ($a_p$) | Tối đa 1/10 đến 1/5 đường kính dụng cụ. | Gia công thô (Ủ mềm): 0.5-2 mm; Gia công tinh: 0.05-0.3 mm |
| Tốc độ trục chính ($S$) | $S = \frac{1000 \cdot V_c}{\pi \cdot D}$; Đường kính càng lớn, RPM càng thấp. | Ủ mềm: 1200-2000 vòng/phút; HRC55-65: 600-1000 vòng/phút (CBN) |
| Phương pháp làm mát | Độ cứng cao yêu cầu làm mát áp suất cao hơn (5-8 bar). | Ủ mềm: Dung dịch nhũ tương (5-10%); Tôi cứng: Làm nguội áp suất cao hoặc Dầu |
| Chiến lược đường đi | Vào dao xoắn ốc/dốc; Phay thuận để giảm mài mòn. | Vào dao xoắn ốc; Phay thuận; Bước dịch dao ngang: Gia công thô 50-70%, Gia công tinh 10-30% |
Các vấn đề và giải pháp điển hình cho khuôn thép K110
1. Phải làm gì nếu khuôn ép đùn nguội K110 dễ bị vỡ?
Nguyên nhân:Độ dẻo dai thấp (10-15 J/cm²) không thể chịu được tải trọng va đập của quá trình ép đùn nguội.
Giải pháp:
① Giảm độ cứng xuống HRC 58-60 để cải thiện độ dẻo dai.
② Chuyển sang vật liệu dẻo dai hơn (DC53, SKD11).
③ Thực hiện xử lý nhiệt lạnh.
④ K110 thường không được khuyến nghị cho ép đùn nguội.
2. Làm thế nào để giải quyết sứt mẻ cạnh ở khuôn dập K110?
Nguyên nhân:Độ cứng quá mức (HRC 61) làm giảm độ dẻo dai; tập trung ứng suất ở cạnh.
Giải pháp:
① Giảm độ cứng xuống HRC 58-60.
② Áp dụng bán kính cho cạnh (R0.3).
③ Kiểm tra xem độ dày vật liệu dập có vượt quá giới hạn không.
④ Chuyển sang Cr12MoV hoặc DC53.
3. Phải làm gì với biến dạng nghiêm trọng sau khi xử lý nhiệt?
Nguyên nhân:Nhiệt độ Austenit quá cao, làm nguội không đúng cách, hoặc cấu trúc ban đầu không đồng đều.
Giải pháp:
① Sử dụng gia nhiệt theo từng bước.
② Sử dụng quy trình tôi đẳng nhiệt.
③ Thực hiện ủ cầu hóa trước đó.
④ Để lại lượng dư gia công 0.5-1mm.
⑤ Tìm một cơ sở xử lý nhiệt chuyên nghiệp.
4. Khó phay và dụng cụ nhanh mòn?
Nguyên nhân:Độ cứng cao và khả năng chống mài mòn của K110 quá lớn đối với các dụng cụ tiêu chuẩn.
Giải pháp:
① Hoàn thành hầu hết quá trình gia công trước khi xử lý nhiệt.
② Sử dụng dụng cụ CBN sau khi xử lý nhiệt.
③ Sử dụng dung dịch cắt áp suất cực cao (EP).
④ Cân nhắc DC53 để có khả năng gia công tốt hơn.
5. Nứt xuất hiện trong quá trình mài?
Nguyên nhân:Ứng suất mài quá mức hoặc làm mát không đủ.
Giải pháp:
① Sử dụng đá mài liên kết nhựa (lưới 80-120).
② Duy trì tốc độ mài ở 20-25 m/s.
③ Sử dụng nhiều dung dịch mài tan trong nước.
④ Mài gián đoạn.
⑤ Ram nhiệt độ thấp (180-200°C trong 2 giờ) sau khi mài.
6. Dụng cụ nào tốt nhất cho K110?
Trước khi xử lý nhiệt:Dụng cụ thép gió (HSS) (W6Mo5Cr4V2) hoặc dụng cụ cacbua (YG8, YG6).
Sau xử lý nhiệt:Phải sử dụng dụng cụ CBN (Sumitomo BN-S200, Kyocera CB50) hoặc dụng cụ kim cương.
Thông số:Tốc độ 15-30 m/phút, Bước tiến 0.05-0.1 mm/vòng.
Tải xuống PDF Thông số hiệu suất K110 chi tiết
| Mục | Chi tiết |
|---|---|
| Tệp | k110-mold-steel-guide-properties-applications-and-machining.pdf |
| Loại | application/pdf |
| Kích thước | 219 KB |
| Liên kết | https://moldsteells.com/wp-content/uploads/2026/03/k110-mold-steel-guide-properties-applications-and-machining.pdf |
