世界上硬度最高的预硬工具钢、颠覆性全新概念工模具钢

   当今许多生产环境都面临着为了保持竞争力而生产更好更快的产品压力，在模具钢材行业也同样竞争激烈。目前模具钢市场进口品牌大致如下：UDDEHOLM/瑞典、BOHLER/奥地利、SSAB/瑞典、Groditz/德国、HITACHI/日立、DAIDO/大同等。其中我们可以发现瑞典钢厂比往年增加了一个SSAB，这个钢厂的产品其实很早就已经被我国各大用户认可，其中最具代表性的耐磨钢、高强度钢有Hardox、Weldox，目前他们的Toolox产品也进入了模具应用领域。TOOLOX通过提供具有无与伦比硬度和韧性的现代工具钢来应对这些挑战；由于此钢种非常独特且对我们模具工业的发展至关重要，因此本文着重讲述此钢种的应用特点。

1 什么是Toolox

1.1 它是一个来自瑞典SSAB钢厂的工具钢

   提到SSAB我想大家可能更多的会想到ASSAB，即“一胜百”。有些人可能会问这两个公司有什么关系吗?首先前者是瑞典的公司且是钢厂，而后者是总部位于新加坡的贸易型公司。SSAB原先是专做高强度钢、耐磨钢板，也为ASSAB提供预硬钢。SSAB钢厂拥有目前世界上最好的钢板淬火线和回火线，且热轧钢的品质也是世界最高的。世上有那么多的钢厂，5—15mm的预硬钢板又有几个钢厂可以生产的出来?因此这种厚度规格的料在当今市场上是无法找到的第二家的。

Toolox完全不同于市场现有传统工具钢的全新概念工具钢,采用SSAB先进的CSR冶金工艺和独特的热处理技术生产制造,主要特点是:

1)所有Toolox钢均由SSAB钢厂预硬,所有钢板均经过认真检测,所有性能都有保证;交付时已淬火回火预硬随时使用，避免热处理风险及成本，加快制造，由于TOOLOX的生产是严格的质量标准，其强大的机械性能是衡量和保证

2)由于采用独特的成分设计,以及独特的热处理技术,所有钢板的内应力非常小,材料的尺寸稳定性非常好;

3)拥有ESR钢的纯净性能,S含量小于0.003%,P含量小于0.010%;

4)Toolox材料的晶粒非常细小,碳化物析出非常少;

5)Toolox 材料的镜面抛光性能非常好;

6)Toolox材料的蚀刻性能非常好;

7)Toolox材料非常适合氮化以及PVD涂层处理;

8)Toolox材料的韧性非常优秀;

9)Toolox材料的焊接性能非常优异;

10)Toolox 材料还可以采用火焰切割的加工方法,仅需铣掉少量的硬化层,Toolox材料的性能保持不变.

1.2 目前唯一能预硬到45-48HRC的工具钢

　　有些读者可能会问，NAK80,DH2F,FDAC、NIMAX、2738H、S136H不都是很硬吗?但我们通过查阅技术资料不难发现这几种预硬钢都在HRC42以下。2021年SSAB公司推出更高达50HRC的Toolox46应用于高温领域，高温稳定性更好。

1.3 材料的均匀性及可加工性

　　因为有这么高的硬度大家肯定会去想它能加工得动吗，好加工吗?因为Toolox的材质十分均匀，再加上合金成份的特殊匹配，因此确保了良好的加工性。同时代理商广东腾鸿杰公司提供了丰富的加工经验分享，确保高效加工。

1.4 不需热处理，降低模具的制作风险

　　日本丰田公司对中国的热处理行业是这样评价的，他们说中国是做不好热处理的，尤其是真空热处理。他们之所以这样说是因为他们发现我们国内很多热处理厂设备简陋，工艺不规范，大件产品小件产品均放在一个炉里淬火，且没有热电耦，温度得不到很好的控制，因此做出的产品质量就不可能稳定。但这些风险对拓达钢/Toolox来讲根本不存在，原因是它在出厂时就已预硬到了一定的硬度。有人会说Toolox硬度再硬只不过才45HRC，而2344,8407淬火之后都要达到52HRC。其实对于这个问题SSAB钢厂并不是没有考虑过，而是就目前市场对淬火钢的使用角度来看，尤其是压铸模具钢淬火的硬度均在45—48HRC之间。而做塑胶硬模的，如PC+GL或PA+GL的模具考虑耐磨性因此大多数使用者均将8407淬硬到52HRC，但由于硬度过高，所以模具开裂的问题就时有发生了。这里我认为大多使用者都存在一个误区，认为钢材越硬就越耐磨，模具寿命就越高,主要取决于钢材的纯洁度和碳化物分布的均匀性，通过我们对玻璃纤维的模具磨损试验得知事实并非如此。打个最简单的比方，众所周知，玻璃的表面是很硬的，HRC达到六十几，但它也是最容易破碎的。

1.5 大大缩短模具的生产周期

   由于它不需热处理因此在模具制作周期上大缩短，尤其像手机模。模具开发的周期相当之短，据我们对比亚迪、富士康等公司的了解，他们的手机模具最短在48小时内就必须要生产出来。他们在没有用拓达钢之前基本都用2738、S136、2344、8407等材料先淬好火后再加工使用。这样一来淬火后的钢材加工只能用线切割或慢走丝来做，加工难度很大。且由加工热引起的加工应力就自然会导致模具变形，增加修模的难度。而爱立信公司曾用拓达钢在没有进行任何表面处理的情况下模次可达500,0000次。拓达钢确实解决了手机模具的生产周期问题，保证更多更好的新型号手机及时走向市场。

1.6 极大的耐磨性和稳定性

   SSAB钢厂的主打产品就是生产高强度钢板Weldox及耐磨钢板Hardox和汽车用钢Docol，而Toolox是在上述几类材料基础上研发而成，兼具高强度和耐磨性，由于Toolox经过了特殊的热处理工艺，因此内应力非常低，尺寸稳定性非常好，如案例：4米长导轨加工后整体变形量只有0.1毫米，1.8米齿轮条加工后只有惊人的0.136毫米。在我国的徐工和三一重工的最高端产品领域合作近十年，目前，越来越多的知名品牌重点关注并使用Toolox作为标准选材，譬如精密导轨、齿条、数控刀杆等行业。

1.7 优异的抛光性能

   与其他工具钢相比，抛光时间能缩短1/3一般钢材为了提高钢材的纯净度大多采用电渣重溶/ESR工艺处理，而Toolox是采用CSR工艺处理。这也是为什么钢材从钢厂出来时都有厚厚的黑色的氧化皮的原因所在。而Toolox却无一点氧化皮，且表面非常平整。看过拓达钢的人无不对此表示质疑和称赞，质疑的是它为什么会没有氧化皮，称赞的是这么大的一张钢板为什么能做的这样平整，硬度如此之高。大多数的预硬钢板都是外面硬芯部软，而拓达钢能达到芯部硬度与表面硬度差在3HRC以内（其他品牌钢种是5HRC)。Toolox的抛光性能更是达到了惊人的14000#，而韧性更是以数倍的优势体现。

1. 8 特别适合氮化，PVD涂层处理和晒纹（蚀刻）处理

   由于Toolox特殊的成分设计和材质的纯净性及硬度的均匀性造就了它的表面很好氮化性能，尤其容易得到比较厚的渗层和较高的表面硬度，氮化后可达到非常好的强度效果，尤其是氮化层和基体结合紧密，不会产生剥落等现象，并且钢材的基体比较硬，这一点很重要。

而PVD涂层，建议在氮化层上面进行PVD处理，由于氮化层已经具备很高的硬度，在高硬度的氮化层上面进行PVD处理，使得从基体到氮化层及PVD处理层有良好的硬度过渡，PVD结合非常紧密，效果非常好，例如把玻璃比作氮化层或者是PVD涂层，海绵比作模具钢，那么就算它的表面硬度很高可基体较软而最终导致整体失效。

晒纹（蚀刻）效果是否好，与材料的纯洁度和均匀性有很大的关系，Toolox的材料是具有超高纯净度的钢材，P、S含量及非金属氧化物含量非常低，独特的热处理工艺技术，晶粒细小并且均匀，碳化物析出少，能有像Toolox这么好的基体组织是非常难得的，因此做晒纹处理效果非常优秀,特别适合拉丝等高要求的晒纹，其晒纹效果得到意大利权威部门的最高评价及认证：迄今为止最好的钢材！

1.9 电火花加工性能极佳

　　电火花加工无论在模具加工还是在机械加工方面都越来越得到应用，原因是它解决很多NC所不能解决的加工问题。由于在放电的过程中会产生高温，因此对工件的表面会造成脆而硬的白层，因此在工件的加工处硬度会很高，而且易发生断裂、影响抛光效果等诸多问题。因此要求钢材需要很好的稳定性，而Toolox刚好具备这一要求，尤其是它的镜面电火花会更有突出的表现，这一点是其它钢材所不及之处。

1.10它具备完善的质量体系

　　SSAB的钢板每张均做检测，无论是探伤还是硬度及力学性能测试都有着严格的流程。而其它钢厂包括同类的各大钢厂都是批量进行检测，因此像我们在使用国内钢材做模具时，时常会发生当一块板上出现问题，这一整批料上都会出现同样的问题。因为检测流程较松，有问题的钢板流向市场而给客户带来巨大的损失。Toolox与其它厂家不同之处就是他们将每一块检测合格的钢板做好编号及标注好炉号，且将其数据放在它们的网站上，是目前世界上唯一一家有足够保障将其力学性能保证在质保书上的钢厂，任何想使用它的人都可以直接登录官网查得到它的尺寸及硬度，且随时更新数据。

2 拓达钢/Toolox给我们模具及机械行业带来了什么

　　上面提到了拓达钢的诸多特点，那么它到底给我们带来了什么呢?我们先从模具行业来讲，就拿海尔模具当中的一个产品上来讲吧，当尺寸大而壁薄的情况下，所用的模具材料也自然很薄，该司之前选用过DAC55、SKD61、SKD11、S136等材料均因淬火后变形量太大而失败，而如果选用一般的预硬材料模具寿命又会有影响；可能有人会问是否可以用一般预硬钢在氮化到所要硬度?我们知道就算是氮化，也是有变形量存在的，最少有0.1mm的变形公差存在，并且这么薄的工件料又如何去返修呢?由于Toolox的特殊工艺和具备全世界最好的淬火生产线，生产的Toolox几乎没有应力，后续加工后几乎不变形，因此海尔模具准确无误的选用了Toolox。针对容易变形或产品出现毛刺或拉花的，如电视机前框模具急冷急热要求较高的模具钢韧性，Toolox可以避免开裂风险，在海信的应用有较高认知度，对于东风汽车的橡胶模具尺寸稳定性要求高，解决了变形问题，Toolox的特性明显发挥重要作用，也大量被应用于斜顶滑块等模具配件；

   在冲压模具，越来越多的自动化连续模具，模板的尺寸稳定性要求更高，比如固定板、退料板的变形直接影响到产品质量和模具寿命，折弯成型模具细长对于热处理后的加工带来昂贵的成本和风险，Toolox在此起到关键作用，令人惊讶的是厚板冲裁我们常常选用更高的硬度但却容易崩裂，由于Toolox具有极高的韧性强度结合，通过表面处理比如氮化或激光淬火提高表面硬度，基体韧性有保证，从而在部分厚板冲裁方面具有非常好的表现；

   在热锻行业，Toolox具有很好的高温性能，中众所周知高温下所有钢材性能急速下降，而Toolox相对稳定得多，发动机连杆的热锻和电渣重熔的H13对比具有很好的服役寿命；

   在压铸模具方面Toolox的表现更是非常突出，比如像铝镁合金的手机外壳、电脑外壳均有很好的表现。目前在镁合金模具领域像以比亚迪为代表的公司正在越来越多的使用Toolox，Toolox也为他们节省了很多成本；受比亚迪的邀请参加了他们公司举办的供应商大会，大家在一起讨论如何控制成本、如何确保品质、如何会更有竞争力。大家都对DELL公司成本控制感到惊叹，对日本的迪斯尼乐园的成功运营感到十分佩服；我想Toolox似乎像电影里的救世主，在当今日品目繁多的模具钢市场中它脱颖而出，使大家耳目一新。

   在机械行业方面，对力学性能要求高的行业如海洋工程、船舶、安防、矿山机械、机器人、工程、机械零配件等等，Toolox高强度、高韧性、高硬度、高耐磨性、尺寸稳定性好等优势完全满足了行业的所需要求。在双拉薄膜设备的导轨上成为行业极高认知度和高度赞扬的标准选材；

   在精密机械零部件方面，包括汽车配件等，由于TOOLOX极高的纯净度和具有强大而保证的机械性能，对于急件、打样、量产都是非常合适的选择；

   在数控刀杆的应用，Toolox的高纯净度和韧性，瑞典皇家理工学院堪称高韧性与硬度的完美结合，通过测试对比进口H13的抗震性能非常优秀，刀杆寿命数倍提升，刀粒损耗更少，工件的加工精度和表面质量更高，国外品牌山特维克、伊斯卡等知名品牌已深入应用多年；

  所有的钢材都需要进行热处理，造成了热处理成本增加，热处理风险产生、二次加工困难、需要校正、成材率低等难题，采用Toolox拓达钢，无需热处理，可以彻底解决这些问题

3 拓达钢是世界上最完美的工具钢吗?

　　 上面提到了关于拓达钢的很多优点，难道它就一点缺点都没有吗?世界上没有任何可以称作完美的东西，Toolox也不例外，很多用过Toolox的人可能都知道，它的防锈能力不比S136(与NAK80相当)，原因是它并不属于不锈钢系列，细心的人可能会发现，Toolox的Cr的含量远远低于S136。但为什么有些人还用Toolox来替代S136来做一些模具产品呢?原因有很多种，客户在做一些高寿命、高光洁度的模具时往往会选用S136的材料，这种情况下产品材质对钢材的腐蚀并不是很强，因此客户充分的抓住了Toolox不用再次热处理、几乎不变形而且同样具备高耐磨性、高抛光性的优势而选择了Toolox，但是如果是做PVC、POM这样的塑料产品时就必须采用表面处理来提高防酸性能。

4 结束语

   工具钢作为基础行业的基础，作为模具行业的重要组成部分，它的变化更新无时无刻都备受关注，Toolox的问世具备一定的时代意义，它似乎预示着我国的模具及机械装备产业不再像以前一样仅仅做一些粗而大的产品，而是朝着高精密、高要求、高技术含量的方向在发展，它的问世也同样激励了我国特钢冶炼技术的发展。

部分性能数据对比参考

表面处理的保温时间所得硬度和深度

华南理工大学耐磨性检验报告

 长条形折弯模具，原选用Cr12MoV，机加工余量10mm，经过粗加工后预留2.5-3mm热处理变形，热处理后二次加工余量大，每1mm耗时需4小时，由于材料特性及热处理因素，即使精加工也无法避免因残留应力产生的变形，第一次磨削后静置已产生1mm变形，需要多次进行修正改善，时间及成本非常昂贵，后续也很难保证其稳定性；推荐使用瑞典TOOLOX拓达钢，由于预硬无需热处理，极少残留应力几乎不变形，一次性加工到位即可试模，批量生产仅需表面处理即可，经济效益和稳定性极佳。

瑞典SSAB钢铁集团研发的预硬工具钢TOOLOX拓达钢具备全球领先的冶炼和热处理技术，超级纯净、均匀，预硬化无需再处理（全球最硬的预硬工具钢），极少的残留应力几乎不变形，尺寸稳定性高，瑞典皇家工学院堪称韧性与强度的完美结合，每一件钢材出厂都100%经过严谨的品质检验，是全球唯一一个把机械性能100%检测并标注于质保书的钢厂，并有独一无二的身份ID，加上总代理腾鸿杰公司的ERP系统，任意钢材到经销商、客户都可溯源、完整保障！