P20 是一種 4130、4135 改性材料，長期以來一直是預(yù)硬模具鋼的首選鋼材。P20 屬于鉻鉬合金，碳含量約為 0.30 至 0.40。隨著時間的推移，市場上已經(jīng)引入了許多基本 P20 化學(xué)的變化。每次修改都會對模具制造中使用的各種工藝產(chǎn)生影響。

材料類型

美國的模具制造行業(yè)本質(zhì)上是以歐洲為中心的。歐洲移民以貿(mào)易背景來到美國，對模具制造行業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。他們自然傾向于使用他們習(xí)慣的鉻鉬鋼制造模具，例如 DIN 1.2311 和 DIN 1.2312，或者它們的近親 AISI P20。

P20 在全球市場因地區(qū)而異。歐洲人普遍使??用 DIN 規(guī)格的材料（1.2311 和 1.2312），而在日本，PX5 是新標(biāo)準(zhǔn) P20。中國市場不太清楚，因為缺乏有關(guān)用于模具的材料的信息，使二次拋光和紋理加工商很難知道他們在處理什么。

美國市場是一個不同檔次的大熔爐。 

圖 1 顯示了在美國使用的材料的化學(xué)分解 如圖所示，P20 系列內(nèi)部存在差異，根據(jù)鋼鐵供應(yīng)商的不同，P20 的訂單幾乎可以滿足其中的任何一種。表中列出的兩個項目（P20 優(yōu)質(zhì)和高硬 P20）實際上在化學(xué)上更接近 4340 材料，這是一種鉻鎳鉬材料。如前所述，P20 屬于 4130、4135、4140鋼材（鉻鉬）系列。

這些變化會影響二級處理器的成本和時間。大多數(shù)模具制造商在購買 P20 時會考慮兩個關(guān)鍵問題——可加工性和穩(wěn)定性。如果材料的化學(xué)性質(zhì)導(dǎo)致硬點（硬質(zhì)合金偏析）的形成，則加工難度會大得多。加工成本可能占模具制造成本的 50% 或更多，因此任何加工時間的增加都可能是昂貴的。硬點還會導(dǎo)致刀具和刀片壽命縮短，這也會增加成本。如果化學(xué)物質(zhì)不能最大限度地減少從塊體表面到中心的硬度下降，則會導(dǎo)致鋼中的應(yīng)力增加。當(dāng)通過加工去除質(zhì)量來消除應(yīng)力時，塊會翹曲或扭曲變形，因此需要在各個中間階段從機(jī)器中取出鋼材并將塊發(fā)送出去進(jìn)行熱應(yīng)力消除。結(jié)果是成本增加和交貨時間損失。

表面處理

模具離開車間后，通常需要進(jìn)行特定的表面處理——拋光、紋理或 EDM 處理。所使用的 P20 的質(zhì)量會影響各個方面。四個因素決定了P20鋼表面光潔度的質(zhì)量：

內(nèi)容的百分比。 添加的元素數(shù)量會影響材料拋光或紋理的方式。例如，硫含量決定了 P20 的拋光效果。含量越高，越難獲得鏡面效果。在拋光過程中，硫化物往往會被侵蝕或被拉出表面，從而導(dǎo)致表面出現(xiàn)麻點。大多數(shù) P20 將拋光到良好的 #2 表面。就拋光性而言，最好的 P20 可能是 #3 鋼，因為它的硫含量極低。然而，低硫含量會降低可加工性。 合金元素的均勻分布。  P20是與合金元素結(jié)合的鐵。這些元素如何分布在鋼的基體中是非常重要的。如果整個鋼材的分布不均勻，就會形成氣穴，導(dǎo)致空隙、硬點、軟點或其他缺陷。糾正這些區(qū)域會增加成本。 硬度分布。 P20 的紋理是通過使用酸來腐蝕材料。如果整個模具中P20的硬度不一致，則表面的紋理深度會有所不同。由于從表面到核心的硬度不同，這可能是大塊 P20 的主要問題。 焊接。 對 P20 進(jìn)行紋理化時最令人擔(dān)憂的問題之一是模具中可能存在的焊縫。焊縫周圍的 HAZ（熱影響區(qū)）可以比母材高 15 個或更多 HRC?；挠捕葹?28/32 HRC，HAZ 高 15 個點，兩個區(qū)域之間的織構(gòu)深度差異可高達(dá) 50% 至 60%。這將在帶紋理的部分上產(chǎn)生光環(huán)效應(yīng)并增加光澤系數(shù)，這將增加完成帶紋理的表面所需的手工量，再次導(dǎo)致更高的成本和損失的交貨時間。

P20 合金含量的變化也會影響焊接工藝。鋼的合金含量越高，就越容易開裂。來自亞洲（主要是日本）的許多高質(zhì)量 P20 版本具有較低的碳含量和相應(yīng)較高的韌性。在這些鋼中出現(xiàn)裂紋是不尋常的。較低的碳含量也將 HAZ 的硬度升高保持在幾個點。由于碳含量和其他合金（如鎳）的含量通過標(biāo)準(zhǔn) P20鋼材 和一些高硬 P20 以及某些 DIN 規(guī)格材料增加，因此預(yù)熱和后加熱對于控制熱影響區(qū)的開裂和極端硬度上升。這會增加焊接過程的時間和成本。

做出決定

美國、歐洲和日本的主要鋼鐵生產(chǎn)商正面臨著開發(fā)新的、先進(jìn)等級的模具鋼的壓力。新的熔煉和精煉技術(shù)、合金和易加工添加劑已經(jīng)或?qū)⒖晒┠＞咧圃焐淌褂谩?/p>

這些生產(chǎn)商開發(fā)的新鋼材，如果使用得當(dāng)，將使模具制造商成為世界上最好的和最具競爭力的。

在此之前，美國模具制造商將繼續(xù)使用 P20，因為他們了解與等級相關(guān)的基本問題，雖然成本高昂，但他們可以克服這些問題。就像和老朋友打架一樣。但是，模具制造商必須牢記，要克服大多數(shù) P20 問題需要在工作中投入額外的時間和成本。在這個降低成本、縮短交貨期的世界經(jīng)濟(jì)中，要成為有競爭力的模具制造商，必須通過在購買 P20 變體時查看影響交付和成本的關(guān)鍵問題來消除這些問題。