SK2钢详细介绍
一、基本定义与标准归属
SK2钢是日本JIS G4401标准下的高级高碳工具钢，属于碳素工具钢范畴，国际标准ISO 4957中对应牌号为C100U（欧洲）或W11.0C（美国）。其核心特性为高硬度、高耐磨性、中等韧性，适用于制造对硬度要求极高但承受冲击较小的工具和模具。
二、化学成分与性能特点
- 化学成分：
- 碳（C）：1.10%~1.30%（主流范围1.15%~1.24%），高碳含量是硬度与耐磨性的主要来源。
- 硅（Si）：≤0.35%，辅助脱氧并提高强度。
- 锰（Mn）：≤0.50%，提升淬透性和强度。
- 磷（P）：≤0.030%、硫（S）：≤0.030%，需严格控制以避免脆化。
- 性能特点：
- 高硬度：淬火后硬度可达HRC 62~68，耐磨性优异。
- 中等韧性：韧性低于合金工具钢，需避免冲击载荷以防止脆性断裂。
- 切削加工性：退火状态下切削、钻孔、铣削等操作易于进行，但淬火后变形控制难度较大。
- 热处理敏感性：回火稳定性较差，需严格控制热处理工艺（如淬火温度750~780℃，回火温度150~200℃）。
- 耐腐蚀性：较差，易生锈，需表面处理或妥善保管。
三、典型应用领域
SK2钢凭借其性能优势，在以下领域广泛应用：
- 切削工具：
- 低速切削工具：车刀、刨刀、钻头（小直径）、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙等，适用于刃口不易变热的场景。
- 精密加工工具：刮刀、卡规、塞规、量块，高硬度确保尺寸稳定性，减少磨损导致的测量误差。
- 模具与量具：
- 冷冲压模具：冲裁模（薄材料）、弯曲模、拉伸模（小批量生产），适合轻负荷、低复杂度模具。
- 冷切边模与冲孔模：需高硬度以抵抗边缘磨损。
- 金属锯条与纺织针：耐磨性与尺寸精度的结合。
- 特殊工具：
- 锉刀、手工凿子、雕刻工具：依赖高硬度实现精细加工。
- 美工刀、手术刀：涟钢生产的SK2薄规格（0.5mm）材料满足精密加工需求。
四、热处理工艺与加工规范
- 退火：
- 加热至750~800℃，保温时间每25mm厚度约1小时，炉冷至500℃后空冷，硬度降至HB 201~255。
- 最佳等温退火温度：690~720℃，改善加工性能。
- 淬火：
- 预热650~700℃，奥氏体化温度780~820℃，保温时间每25mm厚度约30分钟。
- 冷却方式：根据尺寸选择油淬（临界尺寸5~7mm）或水淬（临界尺寸15~18mm）。
- 回火：
- 温度150~200℃，保温时间每25mm厚度约1小时，以降低脆性并保持高硬度。
- 加工规范：
- 车削：使用硬质合金刀具，中等切削速度。
- 铣削：推荐涂层刀具以提高耐磨性。
- 钻削：低进给量，配合切削液减少热积累。
- 磨削：可获得良好表面质量，但需控制参数以避免过热。
五、与其他材料的对比
- 与弹簧钢对比：
- 成分差异：SK2以高碳为核心，基本不含合金元素；弹簧钢（如60Si2Mn）含中碳（0.56%~0.64%）+硅（1.5%~2.0%）+锰（0.6%~0.9%）。
- 性能差异：SK2硬度高但弹性极限低，适用于刀具；弹簧钢弹性极限高（≥1100MPa），适用于弹簧制造。
- 与合金工具钢对比：
- 成分差异：合金工具钢（如SKD11）含≥1%的合金元素（如Cr、Mo），而SK2仅含微量硅、锰。
- 性能差异：SKD11淬透性和红硬性更优，适合大截面或高温模具；SK2成本更低，适合大规模生产。
六、国产化突破与市场应用
- 国产化进展：涟钢通过2年技术攻关，成功研制出宽度超1m的SK2宽幅板卷，实现国产化，成为国内唯一供应商，性能达到进口水平。
- 应用案例：涟钢SK2材料广泛用于美工刀、手术刀、纺织针等领域，薄规格0.5mm满足精密加工需求，已稳定供应长三角切削工具加工企业。
