P20ツールスチール: プロパティ, アプリケーション, 製造ガイド

P20ツールスチールは、バランスの取れたブレンドで祝われる多目的な事前に硬化した合金です 良い耐摩耗性, 高いタフネス, 優れた機械性 - 調整によって可能になった特徴 化学組成 (中程度の炭素, クロム, モリブデンの追加). 多くのツール鋼とは異なります, それは事前に困難に到着します (48-52 HRC), 機械加工後の熱処理を排除し、生産時間を短縮します. これにより、プラスチックの射出型の最大の選択肢になります, ダイキャスティングツール, 航空宇宙の精密成分, 自動車, および医療産業. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 製造プロセス, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, 効率と信頼性を要求するプロジェクトに選択するのに役立ちます.

1. P20ツールスチールの主要な材料特性

P20のパフォーマンスは、最適化されたものです 化学組成, 一貫した物理的および機械的特性、特にその事前に保護された状態を提供する, 製造を合理化します.

化学組成

P20のフォーミュラは、加工性と靭性を優先します, 重要な要素の固定範囲付き:

炭素含有量: 0.30-0.40% (維持するのに十分低い 高いタフネス 金型アセンブリ用, 小さな炭化物を形成するのに十分な高さ 良い耐摩耗性)
クロム含有量: 1.70-2.00% (硬化性と耐食性を高めます, 樹脂にさらされるプラスチック射出型に重要)
マンガンの内容: 0.20-0.60% (鋼を弱める粗い炭化物を作成せずに引張強度を高める)
シリコンコンテンツ: 0.15-0.35% (製造中の脱酸化の援助と機械的特性を安定させます)
モリブデンの内容: 0.20-0.40% (熱疲労抵抗を改善します, 繰り返し加熱/冷却にさらされるダイキャスティング金型に最適です)
リン含有量: ≤0.03％ (冷たい脆性を防ぐために厳密に制御されます, 低温環境で使用される金型に不可欠です)
硫黄含有量: ≤0.03％ (靭性を維持し、機械加工中の亀裂や型の使用を避けるための超低)

物理的特性

財産	P20ツールスチールの典型的な値を修正しました
密度	〜7.85 g/cm³ (標準の金型およびコンポーネントデザインと互換性があります)
熱伝導率	〜35 w/(M・k) (20°Cで - ダイカスト型における効率的な熱散逸を可能にします, 熱歪みの削減)
比熱容量	〜0.48 kj/(kg・k) (20°Cで)
熱膨張係数	〜11 x10⁻⁶/°C (20-500°C-精密金型の寸法変化を最小化します, 一貫した部分品質を確保します)
磁気特性	強磁性 (すべての状態で磁気を保持します, 事前に硬化したツール鋼と一致しています)

機械的特性

事前に硬化したツールスチールとして, P20は、追加の熱処理なしですぐに使用できるパフォーマンスを提供します:

抗張力: 〜1200-1500 MPa (コアやキャビティなどの荷重をかけるカビ成分に適しています)
降伏強度: 〜800-1000 MPa (噴射圧力または鋳造負荷の下での絶対変形にカビが抵抗することを保証します)
伸長: 〜15-20％ (で 50 MM - ほとんどのツール鋼よりも高くなっています, 割れずに複雑なカビの幾何学を簡単に機械加工できるようにする)
硬度 (ロックウェルCスケール): 48-52 HRC (事前に硬化 - 機械加工性と耐摩耗性のバランスをとるためのideal; マシン後の熱治療は必要ありません)
疲労強度: 〜500-600 MPa (10°サイクルで - 使用される大量の金型のために批判的です 100,000+ 時代, プラスチック注入ツールのように)
衝撃の靭性: 中程度から高 (室温で〜45-55 j/cm²) - D2またはM2より高くなっています, アセンブリストレスに耐える大きな型に適しています.

その他の重要なプロパティ

良い耐摩耗性: クロムとモリブデンの炭化物は摩耗に耐えます, カビの寿命を延ばします (例えば。, 250,000+ プラスチック射出型のサイクル) 交換頻度を減らします.
良好な腐食抵抗: クロム酸化物層は、プラスチック樹脂と軽度の化学物質から保護します, カビの染色または劣化を回避します.
高いタフネス: その事前に硬化した状態は延性を保持します, したがって、P20はカビのクランプ圧力に耐えます (まで 10,000 大きな型のためのkn) チッピングなし.
加工性: 良い (事前に保護された状態でさえ)—48-52 HRCは、炭化物ツールが複雑なカビの空洞を切断するのに十分な柔らかいです, 機械加工時間を短縮します 30% vs. 完全に硬化した鋼.
溶接性: 注意して、状態が亀裂リスクを増加させます; 予熱 (200-250°C) カビの修理には、ポスト溶けた焼き戻しが必要です.

2. P20ツールスチールの実際のアプリケーション

P20の事前に保護された状態とバランスの取れた特性により、生産が速くなり、信頼性の高い金型性能を要求する産業に最適です. ここに最も一般的な用途があります:

プラスチック射出成形

プラスチック部品の型: 消費財の型 (例えば。, おもちゃのコンポーネントまたはパッケージ) P20を使用します - 高いタフネス 複雑なキャビティデザインを許可します, そして、事前に硬化した状態は、カビの生産時間を削減します 25%.
コアおよびキャビティコンポーネント: 精密金型コア (プラスチック部品の小さな穴の場合) P20を使用します - 良い耐摩耗性 厳しい許容範囲を維持します (±0.003 mm) 以上 200,000 サイクル, 欠陥のある部品の減少.

ケースの例: おもちゃコンポーネントの型にはA2ツールスチールを使用したプラスチック製の金型ショップですが、運動後の熱処理による遅延に直面しています (追加 3 生産までの日). 彼らはP20に切り替えました, 熱処理を排除しました, 金型のリードタイムを25％削減しました 10 毎年より多くのプロジェクトと収益の増加 $150,000.

キャスティングダイ

金属鋳造用の金型: アルミニウムダイキャスティング型 (自動車ブラケット用) P20を使用します - 熱疲労抵抗 (モリブデンから) 耐性450°C溶融アルミニウム, 繰り返し加熱/冷却による割れを避けます.
コアおよびキャビティコンポーネント: 亜鉛ダイキャスティングコア (電子ハウジング用) P20を使用します - マチン可能性により、複雑なコア形状が可能になります, 抵抗ハンドルを摩耗させます 150,000+ キャスティングサイクル.

鍛造とスタンピング

スタンピングダイ: 薄い鋼板のためにコールドスタンピングが死にます (例えば。, アプライアンスパネル) P20を使用します - タフネス 耐圧圧力に耐えます (まで 5,000 kn), 耐摩耗性により、きれいなパネルの端が保証されます 100,000 スタンピング.
鍛造ダイ: 低ストレス鍛造ダイ (アルミニウム部品用) P20を使用してください - 硬化状態は生産時間を短縮します, そして、熱安定性はダイの精度を維持します.

航空宇宙, 自動車 & 医療産業

航空宇宙産業: 小さな精密成分 (例えば。, 航空機の内部ブラケット) P20を使用します - 寸法安定性 他の部品に適合するようにします, 加工性により、緊密な許容範囲が可能になります.
自動車産業: ゴムシールまたはプラスチックの内部部品のカビはP20を使用します - 耐食性 自動車液からの劣化を回避します, そして、事前に硬化した状態は、カビの生産を高速化します.
医療産業: プラスチックシリンジまたは診断デバイスコンポーネント用の金型P20を使用します - 良好な腐食抵抗 オートクレーブの滅菌に耐える, および機械性により、滑らかな部品表面が保証されます (医療の安全に重要です).

3. P20ツールスチールの製造技術

P20を生産するには、事前に保護された状態と化学物質のバランスを維持するために精度が必要です。. 詳細なプロセスは次のとおりです:

1. 冶金プロセス (組成制御)

電気弧炉 (EAF): 主要な方法 - 鉄鋼のscrap, クロム, モリブデン, 他の合金は1,650〜1,750°Cで溶けます. センサーモニター 化学組成 P20の範囲内に要素を維持するため (例えば。, 1.70-2.00% クロム), 腐食と耐摩耗性に重要です.
基本的な酸素炉 (bof): 大規模な生産のために - 爆風炉からのモルテン鉄はスクラップスチールと混合されています; 酸素は炭素含有量を調整します. 酸化を避け、正確な組成を確保するために、合金が爆発後に追加されます.

2. ローリングプロセス

ホットローリング: 溶融合金はインゴットに投げ込まれます, 1,100〜1,200°Cに加熱, そしてプレートに巻き込まれました, バー, またはブロック. ホットローリングは大きな炭化物を分解し、材料をカビのブランクに形作ります (例えば。, 500×500 射出型用のMMブロック).
コールドローリング: 薄いコンポーネントに使用されます (例えば。, ダイインサートをスタンピングします) - 表面仕上げを改善するために、室温でコールドロールします. ロール後アニーリング (700-750°C) その後の熱処理のために鋼を柔らかくします.

3. 熱処理 (効率のための事前硬化)

P20の事前に困難な状態がその効率の鍵です。加工前に加熱治療が完了します:

アニーリング: 800-850°Cに加熱されます 2-3 時間, ゆっくりと約600°Cまで冷却します. 硬度を低下させます 200-230 ブリネル, ブランクに簡単に形作ることができます.
消光: 860-900°Cに加熱 (オーステナイト化) のために 30-45 分, オイルで消光されました. スチールを硬化させます 55-58 HRC.
焼き戻し: 550〜600°Cに再加熱しました 1-2 時間, 空冷. 硬度を低下させます 48-52 HRC (事前に保護された状態) - バランスは抵抗と機械加工性を吸収します, マシン後の熱処理を排除します.
ストレス緩和アニーリング: ローリング後に適用されます 1 内部ストレスを減らす時間, 硬化前のゆがみを防ぎます.

4. 形成と表面処理

形成方法:
フォーミングを押します: 油圧プレス (5,000-8,000 トン) P20ブランクをカビの輪郭に形作ります - プレハードニングの前に.
機械加工: 炭化物ツールを備えたCNCミルは、複雑なカビの空洞を切断します (例えば。, おもちゃのコンポーネントまたは医療機器部品) 事前に硬化したP20に - クーリントは過熱を防ぎます, および機械性により、滑らかな表面が保証されます.
研削: 機械加工後, ダイヤモンドホイールは、精密部品を改良します (例えば。, 金型コア) raへ 0.05 μm粗さ, プラスチック部品に高品質の仕上げが確保されます.
表面処理:
ニトリッド: 窒素雰囲気で500〜550°Cに加熱されて、 5-8 μM窒化物層 - ブースト耐摩耗性 30% (大量の射出型に最適です).
コーティング (PVD/CVD): 窒化チタン (PVD) コーティングはカビの表面に塗布され、プラスチックの粘着性を低下させます, 部品のリリースを改善し、金型の寿命を2倍延長します.
硬化: 追加の硬化は必要ありません - P20の事前に硬化状態 (48-52 HRC) 使用する準備ができています.

5. 品質管理 (精度と効率の保証)

硬度テスト: Rockwell Cテストは、事前に硬化された硬度を検証します (48-52 HRC) - 機械加工の保存の一貫性.
微細構造分析: 顕微鏡下で合金を調べて、均一な炭化物分布を確認します (機械加工の問題を引き起こす大きな炭化物はありません).
寸法検査: 測定機を調整します (CMMS) 空白の寸法を±0.001 mmに確認してください - 精密金型生産のために批判的.
腐食テスト: 塩スプレーテスト (ASTM B117ごと) 確認する 良好な腐食抵抗 - 医療または食品グレードのカビの必須.
引張試験: 引張強度を検証します (1200-1500 MPA) そして、降伏強度 (800-1000 MPA) P20仕様を満たすため.

4. ケーススタディ: 医療機器型のP20ツールスチール

使用される医療機器メーカー 420 プラスチックシリンジ型用のステンレス鋼ですが、2つの問題に直面しました: 長い生産時間 (マシニング後の熱処理による) および高加工コスト. 彼らはP20に切り替えました, 次の結果があります:

生産時間: P20の事前に保護された状態は、熱処理を排除しました, から金型のリードタイムを切断します 10 日 7 日 (30% もっと早く) - より高速な製品の発売を許可します.
機械加工コスト: P20のより良い機密性は、CNC時間を短縮しました 25%, 節約 $12,000 毎年労働しています.
コスト削減: 同様の先行材料コストにもかかわらず, メーカーは保存しました $45,000 より速い生産とより低い人件費を通じて毎年.

5. P20 Tool Steel Vs. その他の材料

P20は、金型およびコンポーネント生産のための代替ツール鋼と材料と比較してどうですか? それを分解しましょう:

材料	料金 (vs. P20)	硬度 (HRC)	耐摩耗性	タフネス	加工性	事前に困難
P20ツールスチール	ベース (100%)	48-52	良い	高い	良い	はい
A2ツールスチール	110%	52-60	とても良い	適度	良い	いいえ
D2ツールスチール	130%	60-62	素晴らしい	低い	難しい	いいえ
H13ツールスチール	140%	58-62	素晴らしい	高い	適度	いいえ
420 ステンレス鋼	120%	50-55	良い	適度	良い	いいえ

アプリケーションの適合性

プラスチック射出型: P20の事前に硬化した状態と機械性は、A2/D2を上回ります (より速い生産) そして 420 ステンレス鋼 (低コスト), 中容量型に最適です.
鋳造型をダイ: P20の熱疲労抵抗はH13に匹敵します 30% 低コスト - アルミニウム/亜鉛鋳造に適しています.
医療型: P20のバランス腐食抵抗 (近く 420) および生産速度 (より速い 420) - 時間に敏感な医療機器の発売のためのideal.
精密コンポーネント: P20の寸法の安定性と機械性により、小さな航空宇宙または複雑な形状を必要とする自動車部品のD2よりも優れています.

P20ツールスチールに関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, P20は時間節約として際立っています, 金型およびコンポーネント生産のための費用対効果の高いソリューション. その事前に硬化した状態は、熱処理の遅れを排除します, その間 良い耐摩耗性 そして 高いタフネス 信頼できるパフォーマンスを確保します. プラスチック射出型にはP20をお勧めします, 医療機器ツール, 中容量のダイカスト - A2/D2よりも優れている場所 (より速い生産) H13よりも優れた価値を提供します. D2の極端な耐摩耗性はありませんが, その効率と汎用性は、持続可能なという目標と一致しています, 多様な産業向けの合理化された製造ソリューション.