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世界上硬度最高的預硬工具鋼、顛覆性全新概念工模具鋼

   當今許多生產環境都面臨著為了保持競爭力而生產更好更快的產品壓力，在模具鋼材行業也同樣競爭激烈。目前模具鋼市場進口品牌大致如下：UDDEHOLM/瑞典、BOHLER/奧地利、SSAB/瑞典、Groditz/德國、HITACHI/日立、DAIDO/大同等。其中我們可以發現瑞典鋼廠比往年增加了一個SSAB，這個鋼廠的產品其實很早就已經被我國各大用戶認可，其中最具代表性的耐磨鋼、高強度鋼有Hardox、Weldox，目前他們的Toolox產品也進入了模具應用領域。TOOLOX通過提供具有無與倫比硬度和韌性的現代工具鋼來應對這些挑戰；由于此鋼種非常獨特且對我們模具工業的發展至關重要，因此本文著重講述此鋼種的應用特點。

1 什么是Toolox

1.1 它是一個來自瑞典SSAB鋼廠的工具鋼

   提到SSAB我想大家可能更多的會想到ASSAB，即“一勝百”。有些人可能會問這兩個公司有什么關系嗎?首先前者是瑞典的公司且是鋼廠，而后者是總部位于新加坡的貿易型公司。SSAB原先是專做高強度鋼、耐磨鋼板，也為ASSAB提供預硬鋼。SSAB鋼廠擁有目前世界上最好的鋼板淬火線和回火線，且熱軋鋼的品質也是世界最高的。世上有那么多的鋼廠，5—15mm的預硬鋼板又有幾個鋼廠可以生產的出來?因此這種厚度規格的料在當今市場上是無法找到的第二家的。

Toolox完全不同于市場現有傳統工具鋼的全新概念工具鋼,采用SSAB先進的CSR冶金工藝和獨特的熱處理技術生產制造,主要特點是:

1)所有Toolox鋼均由SSAB鋼廠預硬,所有鋼板均經過認真檢測,所有性能都有保證;交付時已淬火回火預硬隨時使用，避免熱處理風險及成本，加快制造，由于TOOLOX的生產是嚴格的質量標準，其強大的機械性能是衡量和保證

2)由于采用獨特的成分設計,以及獨特的熱處理技術,所有鋼板的內應力非常小,材料的尺寸穩定性非常好;

3)擁有ESR鋼的純凈性能,S含量小于0.003%,P含量小于0.010%;

4)Toolox材料的晶粒非常細小,碳化物析出非常少;

5)Toolox 材料的鏡面拋光性能非常好;

6)Toolox材料的蝕刻性能非常好;

7)Toolox材料非常適合氮化以及PVD涂層處理;

8)Toolox材料的韌性非常優秀;

9)Toolox材料的焊接性能非常優異;

10)Toolox 材料還可以采用火焰切割的加工方法,僅需銑掉少量的硬化層,Toolox材料的性能保持不變.

1.2 目前唯一能預硬到45-48HRC的工具鋼

　　有些讀者可能會問，NAK80,DH2F,FDAC、NIMAX、2738H、S136H不都是很硬嗎?但我們通過查閱技術資料不難發現這幾種預硬鋼都在HRC42以下。2021年SSAB公司推出更高達50HRC的Toolox46應用于高溫領域，高溫穩定性更好。

1.3 材料的均勻性及可加工性

　　因為有這么高的硬度大家肯定會去想它能加工得動嗎，好加工嗎?因為Toolox的材質十分均勻，再加上合金成份的特殊匹配，因此確保了良好的加工性。同時代理商廣東騰鴻杰公司提供了豐富的加工經驗分享，確保高效加工。

1.4 不需熱處理，降低模具的制作風險

　　日本豐田公司對中國的熱處理行業是這樣評價的，他們說中國是做不好熱處理的，尤其是真空熱處理。他們之所以這樣說是因為他們發現我們國內很多熱處理廠設備簡陋，工藝不規范，大件產品小件產品均放在一個爐里淬火，且沒有熱電耦，溫度得不到很好的控制，因此做出的產品質量就不可能穩定。但這些風險對拓達鋼/Toolox來講根本不存在，原因是它在出廠時就已預硬到了一定的硬度。有人會說Toolox硬度再硬只不過才45HRC，而2344,8407淬火之后都要達到52HRC。其實對于這個問題SSAB鋼廠并不是沒有考慮過，而是就目前市場對淬火鋼的使用角度來看，尤其是壓鑄模具鋼淬火的硬度均在45—48HRC之間。而做塑膠硬模的，如PC+GL或PA+GL的模具考慮耐磨性因此大多數使用者均將8407淬硬到52HRC，但由于硬度過高，所以模具開裂的問題就時有發生了。這里我認為大多使用者都存在一個誤區，認為鋼材越硬就越耐磨，模具壽命就越高,主要取決于鋼材的純潔度和碳化物分布的均勻性，通過我們對玻璃纖維的模具磨損試驗得知事實并非如此。打個最簡單的比方，眾所周知，玻璃的表面是很硬的，HRC達到六十幾，但它也是最容易破碎的。

1.5 大大縮短模具的生產周期

   由于它不需熱處理因此在模具制作周期上大縮短，尤其像手機模。模具開發的周期相當之短，據我們對比亞迪、富士康等公司的了解，他們的手機模具最短在48小時內就必須要生產出來。他們在沒有用拓達鋼之前基本都用2738、S136、2344、8407等材料先淬好火后再加工使用。這樣一來淬火后的鋼材加工只能用線切割或慢走絲來做，加工難度很大。且由加工熱引起的加工應力就自然會導致模具變形，增加修模的難度。而愛立信公司曾用拓達鋼在沒有進行任何表面處理的情況下模次可達500,0000次。拓達鋼確實解決了手機模具的生產周期問題，保證更多更好的新型號手機及時走向市場。

1.6 極大的耐磨性和穩定性

   SSAB鋼廠的主打產品就是生產高強度鋼板Weldox及耐磨鋼板Hardox和汽車用鋼Docol，而Toolox是在上述幾類材料基礎上研發而成，兼具高強度和耐磨性，由于Toolox經過了特殊的熱處理工藝，因此內應力非常低，尺寸穩定性非常好，如案例：4米長導軌加工后整體變形量只有0.1毫米，1.8米齒輪條加工后只有驚人的0.136毫米。在我國的徐工和三一重工的最高端產品領域合作近十年，目前，越來越多的知名品牌重點關注并使用Toolox作為標準選材，譬如精密導軌、齒條、數控刀桿等行業。

1.7 優異的拋光性能

   與其他工具鋼相比，拋光時間能縮短1/3一般鋼材為了提高鋼材的純凈度大多采用電渣重溶/ESR工藝處理，而Toolox是采用CSR工藝處理。這也是為什么鋼材從鋼廠出來時都有厚厚的黑色的氧化皮的原因所在。而Toolox卻無一點氧化皮，且表面非常平整。看過拓達鋼的人無不對此表示質疑和稱贊，質疑的是它為什么會沒有氧化皮，稱贊的是這么大的一張鋼板為什么能做的這樣平整，硬度如此之高。大多數的預硬鋼板都是外面硬芯部軟，而拓達鋼能達到芯部硬度與表面硬度差在3HRC以內（其他品牌鋼種是5HRC)。Toolox的拋光性能更是達到了驚人的14000#，而韌性更是以數倍的優勢體現。

1. 8 特別適合氮化，PVD涂層處理和曬紋（蝕刻）處理

   由于Toolox特殊的成分設計和材質的純凈性及硬度的均勻性造就了它的表面很好氮化性能，尤其容易得到比較厚的滲層和較高的表面硬度，氮化后可達到非常好的強度效果，尤其是氮化層和基體結合緊密，不會產生剝落等現象，并且鋼材的基體比較硬，這一點很重要。

而PVD涂層，建議在氮化層上面進行PVD處理，由于氮化層已經具備很高的硬度，在高硬度的氮化層上面進行PVD處理，使得從基體到氮化層及PVD處理層有良好的硬度過渡，PVD結合非常緊密，效果非常好，例如把玻璃比作氮化層或者是PVD涂層，海綿比作模具鋼，那么就算它的表面硬度很高可基體較軟而最終導致整體失效。

曬紋（蝕刻）效果是否好，與材料的純潔度和均勻性有很大的關系，Toolox的材料是具有超高純凈度的鋼材，P、S含量及非金屬氧化物含量非常低，獨特的熱處理工藝技術，晶粒細小并且均勻，碳化物析出少，能有像Toolox這么好的基體組織是非常難得的，因此做曬紋處理效果非常優秀,特別適合拉絲等高要求的曬紋，其曬紋效果得到意大利權威部門的最高評價及認證：迄今為止最好的鋼材！

1.9 電火花加工性能極佳

　　電火花加工無論在模具加工還是在機械加工方面都越來越得到應用，原因是它解決很多NC所不能解決的加工問題。由于在放電的過程中會產生高溫，因此對工件的表面會造成脆而硬的白層，因此在工件的加工處硬度會很高，而且易發生斷裂、影響拋光效果等諸多問題。因此要求鋼材需要很好的穩定性，而Toolox剛好具備這一要求，尤其是它的鏡面電火花會更有突出的表現，這一點是其它鋼材所不及之處。

1.10它具備完善的質量體系

　　SSAB的鋼板每張均做檢測，無論是探傷還是硬度及力學性能測試都有著嚴格的流程。而其它鋼廠包括同類的各大鋼廠都是批量進行檢測，因此像我們在使用國內鋼材做模具時，時常會發生當一塊板上出現問題，這一整批料上都會出現同樣的問題。因為檢測流程較松，有問題的鋼板流向市場而給客戶帶來巨大的損失。Toolox與其它廠家不同之處就是他們將每一塊檢測合格的鋼板做好編號及標注好爐號，且將其數據放在它們的網站上，是目前世界上唯一一家有足夠保障將其力學性能保證在質保書上的鋼廠，任何想使用它的人都可以直接登錄官網查得到它的尺寸及硬度，且隨時更新數據。

2 拓達鋼/Toolox給我們模具及機械行業帶來了什么

　　上面提到了拓達鋼的諸多特點，那么它到底給我們帶來了什么呢?我們先從模具行業來講，就拿海爾模具當中的一個產品上來講吧，當尺寸大而壁薄的情況下，所用的模具材料也自然很薄，該司之前選用過DAC55、SKD61、SKD11、S136等材料均因淬火后變形量太大而失敗，而如果選用一般的預硬材料模具壽命又會有影響；可能有人會問是否可以用一般預硬鋼在氮化到所要硬度?我們知道就算是氮化，也是有變形量存在的，最少有0.1mm的變形公差存在，并且這么薄的工件料又如何去返修呢?由于Toolox的特殊工藝和具備全世界最好的淬火生產線，生產的Toolox幾乎沒有應力，后續加工后幾乎不變形，因此海爾模具準確無誤的選用了Toolox。針對容易變形或產品出現毛刺或拉花的，如電視機前框模具急冷急熱要求較高的模具鋼韌性，Toolox可以避免開裂風險，在海信的應用有較高認知度，對于東風汽車的橡膠模具尺寸穩定性要求高，解決了變形問題，Toolox的特性明顯發揮重要作用，也大量被應用于斜頂滑塊等模具配件；

   在沖壓模具，越來越多的自動化連續模具，模板的尺寸穩定性要求更高，比如固定板、退料板的變形直接影響到產品質量和模具壽命，折彎成型模具細長對于熱處理后的加工帶來昂貴的成本和風險，Toolox在此起到關鍵作用，令人驚訝的是厚板沖裁我們常常選用更高的硬度但卻容易崩裂，由于Toolox具有極高的韌性強度結合，通過表面處理比如氮化或激光淬火提高表面硬度，基體韌性有保證，從而在部分厚板沖裁方面具有非常好的表現；

   在熱鍛行業，Toolox具有很好的高溫性能，中眾所周知高溫下所有鋼材性能急速下降，而Toolox相對穩定得多，發動機連桿的熱鍛和電渣重熔的H13對比具有很好的服役壽命；

   在壓鑄模具方面Toolox的表現更是非常突出，比如像鋁鎂合金的手機外殼、電腦外殼均有很好的表現。目前在鎂合金模具領域像以比亞迪為代表的公司正在越來越多的使用Toolox，Toolox也為他們節省了很多成本；受比亞迪的邀請參加了他們公司舉辦的供應商大會，大家在一起討論如何控制成本、如何確保品質、如何會更有競爭力。大家都對DELL公司成本控制感到驚嘆，對日本的迪斯尼樂園的成功運營感到十分佩服；我想Toolox似乎像電影里的救世主，在當今日品目繁多的模具鋼市場中它脫穎而出，使大家耳目一新。

   在機械行業方面，對力學性能要求高的行業如海洋工程、船舶、安防、礦山機械、機器人、工程、機械零配件等等，Toolox高強度、高韌性、高硬度、高耐磨性、尺寸穩定性好等優勢完全滿足了行業的所需要求。在雙拉薄膜設備的導軌上成為行業極高認知度和高度贊揚的標準選材；

   在精密機械零部件方面，包括汽車配件等，由于TOOLOX極高的純凈度和具有強大而保證的機械性能，對于急件、打樣、量產都是非常合適的選擇；

   在數控刀桿的應用，Toolox的高純凈度和韌性，瑞典皇家理工學院堪稱高韌性與硬度的完美結合，通過測試對比進口H13的抗震性能非常優秀，刀桿壽命數倍提升，刀粒損耗更少，工件的加工精度和表面質量更高，國外品牌山特維克、伊斯卡等知名品牌已深入應用多年；

  所有的鋼材都需要進行熱處理，造成了熱處理成本增加，熱處理風險產生、二次加工困難、需要校正、成材率低等難題，采用Toolox拓達鋼，無需熱處理，可以徹底解決這些問題

3 拓達鋼是世界上最完美的工具鋼嗎?

　　 上面提到了關于拓達鋼的很多優點，難道它就一點缺點都沒有嗎?世界上沒有任何可以稱作完美的東西，Toolox也不例外，很多用過Toolox的人可能都知道，它的防銹能力不比S136(與NAK80相當)，原因是它并不屬于不銹鋼系列，細心的人可能會發現，Toolox的Cr的含量遠遠低于S136。但為什么有些人還用Toolox來替代S136來做一些模具產品呢?原因有很多種，客戶在做一些高壽命、高光潔度的模具時往往會選用S136的材料，這種情況下產品材質對鋼材的腐蝕并不是很強，因此客戶充分的抓住了Toolox不用再次熱處理、幾乎不變形而且同樣具備高耐磨性、高拋光性的優勢而選擇了Toolox，但是如果是做PVC、POM這樣的塑料產品時就必須采用表面處理來提高防酸性能。

4 結束語

   工具鋼作為基礎行業的基礎，作為模具行業的重要組成部分，它的變化更新無時無刻都備受關注，Toolox的問世具備一定的時代意義，它似乎預示著我國的模具及機械裝備產業不再像以前一樣僅僅做一些粗而大的產品，而是朝著高精密、高要求、高技術含量的方向在發展，它的問世也同樣激勵了我國特鋼冶煉技術的發展。

部分性能數據對比參考

表面處理的保溫時間所得硬度和深度

華南理工大學耐磨性檢驗報告

 長條形折彎模具，原選用Cr12MoV，機加工余量10mm，經過粗加工后預留2.5-3mm熱處理變形，熱處理后二次加工余量大，每1mm耗時需4小時，由于材料特性及熱處理因素，即使精加工也無法避免因殘留應力產生的變形，第一次磨削后靜置已產生1mm變形，需要多次進行修正改善，時間及成本非常昂貴，后續也很難保證其穩定性；推薦使用瑞典TOOLOX拓達鋼，由于預硬無需熱處理，極少殘留應力幾乎不變形，一次性加工到位即可試模，批量生產僅需表面處理即可，經濟效益和穩定性極佳。

瑞典SSAB鋼鐵集團研發的預硬工具鋼TOOLOX拓達鋼具備全球領先的冶煉和熱處理技術，超級純凈、均勻，預硬化無需再處理（全球最硬的預硬工具鋼），極少的殘留應力幾乎不變形，尺寸穩定性高，瑞典皇家工學院堪稱韌性與強度的完美結合，每一件鋼材出廠都100%經過嚴謹的品質檢驗，是全球唯一一個把機械性能100%檢測并標注于質保書的鋼廠，并有獨一無二的身份ID，加上總代理騰鴻杰公司的ERP系統，任意鋼材到經銷商、客戶都可溯源、完整保障！