SKD11是一種用于沖壓加工模具的合金工具鋼、現貨：圓棒、板材、鍛件、特殊尺寸可訂貨！
模具是為特定零件或產品形成模具的工具，是通過將金屬材料夾入強大的壓力而形成的。因此，模具材料需要具有強度、耐磨性、形狀不變性等，而SKD11在這些特性上表現出色。
然而，SKD11的高強度和耐磨性不經過淬火是無法獲得的。此外，SDK11 很難處理，因為它在淬火后成為難切削的材料。
本文將介紹SKD11是一種什么合金鋼，它的用途、特點、標準、理化性能、熱處理細節、加工方法等。
什么是SKD11？
SKD11是在碳素工具鋼中加入鉻、鉬、釩等元素制成的合金工具鋼。碳素工具鋼中添加了各種元素，碳含量為0.55%～1.50%，并調整了硅、錳的含量，以改善其性能。耐磨性優良，熱處理應變小，可通過熱處理提高硬度。它是JIS標準（JIS G 4404：2015）中規定的鋼材，也稱為模具鋼，因為它被分類為冷作模具。
SKD是“Steel Kougu Dice”的縮寫，其中“Steel”表示鋼，“Kougu”表示工具，“Dice”表示模具。此外，SKD11 中的“11”沒有特殊含義，似乎表明了它的開發順序。
它是冷作模具的主流鋼材，許多鋼鐵制造商都銷售DC11（大同鋼鐵）和SLD（日立金屬）等同等材料。此外，近年來，還開發了改良SKD11的DC53（Daido Steel）、SLD8（Hitachi Metals）等多種合金工具鋼。
SKD11的應用
SKD11 主要用于沖壓機等中批量生產的模具，但也用于以下用途。
? 穿線模具：用于穿線機的模具（見下圖）。由于SKD11的高硬度和優異的耐磨性，SKD11常被選作軋制模具的材料。螺紋加工是在施加壓力的同時通過滾壓形成圓柱形金屬材料的加工方法，用于形成螺紋。
?成型輥：用于輥壓成型的旋轉工具（見下圖）。由于對硬度和耐磨性的要求，可以選擇SKD11作為材料。滾壓成型是將帶狀鋼板通過具有多個成型輥的機器的加工方法。
剪切刀片：用于切割鐵板的切割機（起皺機）的刀片。SKD11適合作為剪切刀片的材料，因為可以通過淬火獲得高硬度并且可以保持精度。
?夾具：SKD11可用作需要耐磨性的夾具材料。
?量規：用于在檢驗過程中驗證產品的形狀和精度的測量量規/檢驗量規。SKD11因為耐磨、形狀不易改變、耐腐蝕性比較高，所以被用作各種檢具的材料。
-金屬刀片：SKD11可用于廚刀刀片。刀片是成為菜刀核心和刀片的部分。市場上有許多使用 SKD11 作為刀片并將其夾在防銹且價格低廉的不銹鋼中的產品。
SKD11的特點和優點/缺點
如上所述，SKD11的特點是硬度高，耐磨性好。但是，由于這些特性是通過熱處理表現出來的，因此通常在成型后進行淬火和回火。
使用 SKD11 的優點如下。
● 使用SKD11的優勢
?優異的耐磨性
?熱處理后可獲得HRC58~63左右的高硬度。
?熱處理后變形小，適用于精密產品材料
? 在冷模材料中，分布好，容易獲得。
-雖然是冷加工用，但熱強度高，可承受500℃左右的使用。
作為對比，其他金屬材料的硬度SUS304為HRC11（HV200），S45C正火后硬度為HRC4.63~20.64（HBW167~229），S45C調質后硬度為HRC13.5~27.71（HBW201~269） ，SUS440C調質后約為HRC55～61。
另一方面，使用 SKD11 的缺點如下。
● 使用SKD11的缺點
?熱處理后硬度高，切削性差
-即使在熱處理前，硬度（退火硬度）也比較高，約為HRC25（HBW255），切削性不好。
? 熱處理后，粗大的碳化物分散在金屬組織中，容易受到高速滑動磨損。
? 粗大碳化物的存在進一步降低了切削性。
?粗大碳化物的存在會降低韌性，更容易產生裂紋和裂紋。
?焊接時容易產生裂紋，需要350～450℃左右的預熱和后加熱。
?淬火溫度高達1030℃
?由于硬度隨淬火溫度和回火溫度而變化，因此在熱處理過程中需要進行適當的溫度控制（下圖為淬火溫度975℃·1000℃·1025℃·1050℃的回火硬度曲線）。
SKD11的特性
物理性質
|
比重
|
密度
(克/立方厘米)
|
導熱系數
(W / mK)
|
熱膨脹系數
(×10-6/℃)
20-100℃
|
縱向模量
(GPa)
|
磁的
|
|
7.80
|
7.80
|
26.1
|
12.0
|
207
|
可
|
SKD11的物性如上表所示。
SKD11在密度和縱向彈性模量（楊氏模量）方面與SS400、S45C和SUS304相差不大。另一方面，SKD11的導熱系數低于SS400的58W/mK和S45C的41W/mK，高于SUS304的16W/mK。熱膨脹系數與SS400、S45C幾乎相同，略低于SUS304的17.2×10-6/℃。
這樣，SKD11的高溫特性接近不銹鋼，是一種優良的耐熱材料，而且熱膨脹系數低于SUS304，所以因溫度變化而產生的形狀變化也小的。因此，即使用于壓力機的模具也不易受到摩擦熱的影響，適用于檢查量規等要求形狀不變性的材料。但由于其導熱系數低，切削時產生的熱量難以散發，刀具容易損壞。
化學性質
（單元：％）
|
碳
|
硅
|
錳
|
凜
|
硫
|
鉻
|
鉬
|
釩
|
|
C
|
硅
|
錳
|
磷
|
小號
|
鉻
|
莫
|
五
|
|
1.40 至 1.60
|
0.40
少于
|
0.60
少于
|
0.030
少于
|
0.030
少于
|
11.00 ~ 13.00
|
0.80 至 1.20
|
0.20 ~ 0.50
|
SKD11的化學成分由JIS標準（JIS G 4404:2015）規定，如上表所示。但是，作為 SKD11 化學成分的預防措施，不應有意添加鎢 (W)。另外，上表所列化學成分以外的含有元素為鐵（Fe），其含量約為83.4～86.6%。
SKD11 含有 11% 至 13% 的鉻，與馬氏體不銹鋼大致相同。但是，由于不銹鋼是鉻含量在10.5%以上、碳含量在1.2%以下的鋼，因此碳含量超過1.2%的SKD11不屬于不銹鋼。另外，不銹鋼的耐腐蝕性是通過鉻的存在來實現的，所以SKD11的耐腐蝕性也比較優秀，但由于其含碳量高，不如不銹鋼耐腐蝕。
另一方面，SKD11由于其較高的碳含量而具有更高的硬度和更好的淬透性。此外，添加鉬有助于提高耐磨性和抗淬硬性，添加釩有助于提高耐磨性。
SKD11的硬度
在這里，我們將介紹SKD11熱處理前后的硬度。
退火熱處理溫度和硬度
|
退火
|
退火硬度
|
|
溫度
|
冷卻方式
|
人權委員會
|
高帶寬
|
高壓
|
|
830-880℃
|
緩慢冷卻
|
25.33 或更低
|
255 或更少
|
268 或更少
|
上表顯示了JIS標準中規定的SKD11的退火條件和退火硬度。SKD11通常是鋼廠退火后發貨，所以對于金屬工來說，上表中的硬度是熱處理前的硬度。
退火是使鋼材保持在高溫下，使金屬組織均勻，并使鋼材軟化，使其更易于加工的熱處理。另外，上表中的冷卻方式中的“緩冷”是在停爐后仍將鋼保持在爐內并隨爐冷卻而對鋼進行冷卻的方法。
調質熱處理溫度及硬度
|
淬火
|
回火
|
調質硬度
|
|
溫度
|
冷卻方式
|
溫度
|
冷卻方式
|
人權委員會
|
高帶寬
|
高壓
|
|
1030℃
|
風冷
|
180℃
|
風冷
|
58 或更多
|
615以上
|
653及以上
|
上表顯示了JIS標準規定的SKD11相對于SKD11淬火回火后的硬度。由于SKD11通常在成型后進行熱處理，所以上表所示硬度為加工產品使用時的硬度。
淬火是使鋼硬化的熱處理，回火是為了調整鋼的硬度和增加其韌性而進行的熱處理。另外，上表中的冷卻方式中的“空冷”是指將鋼從爐中取出，停爐后在常溫空氣中等待冷卻的方法。
近年來，由于熱處理后的SKD11可以進行放電加工等，因此熱處理通常在各種條件下進行。
例如，在淬火中，采用以下熱處理條件。
● 淬火熱處理條件
? 980-10℃油冷
? 1010-1030℃油冷
? 1000-1030℃風冷
? 1030～1050℃風冷
油冷是將鋼從爐中取出并在爐子關閉后在油中冷卻的方法。與空冷相比，它的冷卻速度更快，硬度更高，但韌性較低，更容易開裂，而且往往有更高的熱處理應變。鋼的性能也隨淬火溫度而變化。淬火溫度越高，回火后的硬度越高，但韌性越低，熱處理應變越大。
鋼的硬度根據回火的熱處理條件而變化如下表所示。
|
回火
|
調質硬度
|
|
溫度
|
冷卻方式
|
人權委員會
|
高帶寬
|
高壓
|
|
150-200℃
|
風冷
|
60-63
|
654 ~ 705
|
697 ~ 772
|
|
200-250℃
|
57-60
|
595 ~ 654
|
633 ~ 697
|
|
500℃以上
|
57 或更少
|
595以下
|
633以下
|
與淬火相反，回火溫度越高，硬度和耐磨性越低，韌性越好。
加工方法
SKD11的典型加工方法是切削加工和放電加工。
切割
對于SKD11，多采用熱處理前切削成形，熱處理后磨削精加工的方法。
SKD11即使在熱處理之前，其切削性也比S45C等碳鋼差，但并不難切削。另一方面，熱處理后硬度增加，難以進行切削。因此，往往是在熱處理前通過切削完成成型。
但是，熱處理可能會導致變形，因此如果需要高精度，請在熱處理后通過磨削完成。但是，由于SKD11在熱處理后難以磨削，因此在熱處理前進行切削以最大限度地減少熱處理后的加工非常重要。
放電加工
SKD11由于電火花加工變形小，所以電火花加工的加工性好，作為熱處理后的加工方法多采用電火花加工。
放電加工是在材料與電極之間產生電弧放電，使材料表面熔化去除的加工方法。由于是不依賴于硬度的加工方法，因此即使在熱處理后使用具有高硬度的SKD11也可以毫無問題地加工。
但是，在進行放電加工時，建議進行500℃以上的回火（高溫回火），而不是150～200℃的回火（低溫回火）。這是因為在低溫回火中，金屬內部因淬火而產生的大量碳化物和應力殘留，碳化物和殘余應力可能受熱放電加工的影響而產生裂紋和變形。但高溫回火時，硬度低至HRC57以下，因此存在加工品壽命縮短的缺點。
表面處理方法
電鍍和表面改性熱處理可應用于 SKD11 以改善表面性能。
電鍍
SKD11含有與馬氏體不銹鋼一樣多的鉻，因此比SS400或S45C更不容易生銹。但由于含碳量高達1.4～1.6%，不如不銹鋼耐腐蝕，建議采取電鍍等防銹措施。
SKD11 常采用鍍硬鉻，這種鍍層有望提高耐磨性。
熱處理
SKD11可以進行以下表面改性熱處理，以獲得進一步的硬度和耐磨性，并補償由于高溫回火導致的硬度下降。
-氮化處理：通過將SKD11保持在加熱到高溫回火溫度的氮氣或氨氣氣氛中，氮氣滲入表面并硬化表面。這是一種可以達到HV1000或更高表面硬度的方法。
-PVD(Physical Vapor Deposition)：通過在真空中附著加熱到高溫回火溫度的成膜物質(氮化鈦等)來提高SKD11的耐磨性和耐腐蝕性的方法。
? CVD（Chemical Vapor Deposition）：在真空或空氣中將作為成膜源的物質加熱到淬火溫度，激發并促進化學反應，在SKD11表面形成薄膜的方法. 這種方法也有望提高耐磨性和耐腐蝕性。
但是，使用這些方法時，SKD11 會暴露在高溫下，因此需要注意熱變形。
|
