经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究
P20预硬塑料模具钢锯切困难原因分析
参
[1]
[2]
[3]
且金相组织为观察不到组织结构的具有一定流向的加
[4]
为集中的锯切瘤处易被腐蚀，因此表现出其腐蚀后较正
[5]
工硬化组织，此处比正常区域高出十几个 HRC。应力较
常部位颜色发暗。以上证据表明此锯切瘤是由于锯切
异常排屑不畅导致的“积屑瘤”，即锯切瘤处原本并无硬
质点，设备异常导致梯田处的“肉”被带走，在积屑过程
具有与基体不相连、边缘层片状结构、硬度高、易腐蚀、加工硬化组织等特征。
关键词：锯切困难；锯切瘤；断锯；预硬 P20
中图分类号：TG142
文献标识码：B
DOI：10.13596/ki.44-1542/th.2024.01.026
The Reason Analysis of Processing Difficulties
[1]
要。P20 作为一种经济型的预硬化塑料模具钢产品，具
家电、汽车内饰等塑料制品的模具制造，然而经文献查阅
其锯切困难方面鲜有文献报道。本文提及的 P20 预硬化
产 品 ，某 材 料 加 工 厂 在 锯 切 分 料 时 出 现 了 锯 切 困 难 ，
带来的异常夹杂，组织检验也无明显偏析，说明锯切瘤
处为正常基体材料且无杂质，排除了因成分偏析、异物
混入、夹杂物聚集形成硬质点导致的加工困难的情况，
材料本身质量不是造成锯切断齿、断锯的原因。
从锯切瘤形貌上看，本文所述锯切瘤与“梯田形貌”
伴生，边缘与基体不相连，这与材料本身硬质点导致的
[6]
锯条侧齿切削时退让形成的与基体相连的凸起不同 。
Steel Technology Innovation Center，Zunhua，Hebei 064200，CHN；3. Tangshan Technology
塑料模具钢材硬度表【免费下载】
塑料模具钢材硬度表-塑料模具钢材有哪些材料型号由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求。
所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。
包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。
塑料模具钢材，用于生产通用型塑料（如聚乙烯、聚丙烯）工件的模具，下面是几种常用塑料模具钢材硬度表:不同模具对模具钢的硬度要求不一样，硬度对模具寿命影响很大，所以针对不同模具和模具钢种决定硬度。
下面就是整理的常用模具钢的硬度对照表。
塑料模具钢材:在塑料零件成形模具中，被压制的塑料种类、生产的批量、工件的复杂程度、尺寸精度和表面粗糙度等质量要求是决定塑料模具用钢选择的主要因素。
塑料大致分为热固性塑料和热塑性塑料两大类，每类又分为不同的品种。
由于压制塑料的品种不同，以及对塑料制品的尺寸、形状、精度、表面粗糙度等的不同要求，对塑料模具用钢的耐磨性、抗腐蚀性、耐热性、耐压性、磁学性能、微变形和镜面抛光性能等有不同的要求。
通用型塑料模具用钢:通用型塑料模具用钢用于生产通用型塑料（如聚乙烯、聚丙烯）工件的模具。
当生产批量较小，尺寸精度和表面粗糙度无特殊要求而且模具截面不大时，可以采用碳素结构钢SM50、SM55钢或低碳钢10、20钢制造，前者采用调质或正火处理，后者采用渗碳加淬回火处理。
低碳钢由于变形抗力低、塑性好，主要使用于采用冷挤压成形的方法压制模具型腔制造模具。
当生产批量较大、模具尺寸较大或形状复杂、精度要求高的工件，则采用淬透性较高的合金模具钢，如3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMnMo、4Cr5MoSiV1、5CrNiMnMoVSCa、8Cr2MnSiWMoVS：合金渗碳钢，如20Cr、20Cr2Ni4、12CrNi3A、20CrMnMo等制造。
P20塑料模具钢淬火及回火组织性能的研究
《热加工工艺》 2010 年第 39 卷第 06 期
119
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2010 年 3 月
1 实验材料与方法
试验所用 P20 塑料模具钢主要化学成分 (质量 分 数 ，% ) 为 ：0.28 ～0.40C，0.20 ～0.80Si，0.60 ～ 1.00Mn，1.40～2.00Cr，0.30～0.55Mo。实验前把试料 加工成 15 mm ×15 mm ×15 mm， 取 25 块分五组，同 一组在相同的温度下淬火， 每组分别进行不同温度 (800、830、860、890 和 920 ℃)保温 30 min 的淬火，淬 火后进行微观组织观察和硬度的测定。 对经相同温 度淬火的同 一组试样分 别进 行 不 同 温 度(530、560、 590、620 和 650 ℃)保温 1 h 空冷的回火。 回火后进 行微观组织观察和硬度的测定。 金相试样采用金刚 石抛光膏手动抛光， 最后采用 4%硝酸乙醇溶液腐 蚀抛光面。 观察微观组织所用金相显微镜为 Olympus BX51，扫描电子显微镜为 JSM-5610LV，使 用 TH300 洛氏硬度计进行洛氏硬度的测试，采用金
是当前国内外应用最为广泛的塑料模具钢， 它具有 良好的耐磨性、耐蚀性、切削加工性能、抛光性能，主 要用于大型、精密、复杂的注塑型塑料模具[2]。 P20 模 具钢是一种预硬型塑料模具钢，在制造模具时，为避 免热处理过程中模具发生变形和产生裂纹， 制模前 要求对其进行预硬化处理， 其预硬化硬度通常为 28～35 HRC，在该范围内 P20 模具钢具有较好的机 械加工性能[3]。 本文为了提高 P20 塑料模具 钢的预 硬化质量，研究了 P20 钢的淬火及回火组织，测定了 其淬火及回火硬度，并对其预硬化工艺进行了优选。
P20模具钢
P20模具钢开放分类：金属材料P20模具钢- 基本信息中国牌号：3Cr2Mo德国牌号：1.233美国牌号：P20标准：AISI-p20 GS-2311 ASSAB-618钢种类型：预硬化塑料模具钢主要特点及用途:在中国广泛应用，出厂硬度HRC30~42，适用于大中型精密模具P20模具钢- 简介P20钢材是一种模具焊材的型号，最早的是P20，紧接着P20H，P20Ni相继问世。
P20钢材适用于制作塑料模和压铸低熔点金属的模具材料。
此钢具有良好的可切削性及镜面研磨性能。
P20模具钢- 化学成份碳C ：0.38锰Mn：1.30铬Cr：1.85钼Mo ：0.40硫S ：0.008P20模具钢- 使用方法P20钢材已预先硬化处理至285-330HB（30-36HRC），与瑞典618德国GS-2311状态相当，可直接用于制模加工，并具有尺寸稳定性好的特点，预硬钢材才可满足一般用途需求，模具寿命可达50W模次。
P20模具钢- 特性硬度均匀，具有良好的抛光性能及光蚀刻花性能，加工性能佳真空脱气精炼处理钢质纯净，适合要求抛光或蚀纹加工塑胶模。
预硬状态供货，无需在热处理可直接用于模具加工，缩短工期。
经锻轧制加工，组织致密，100%超声波检验，无气孔，针眼缺陷。
P20模具钢- 用途适用于电视机前壳、电话机、饮水机、吸尘器等塑料模及模架。
热塑性塑胶注塑模具，挤压模具。
热塑性塑料吹塑模具。
重载模具主要部件。
冷结构制件。
常用于制造电视机壳，洗衣机，冰箱内壳，水桶等。
P20模具钢- 加硬处理为提高模具寿命达到80万模次以上，可对预硬钢实施淬火加低温回火的加硬方式来实现。
淬火时先在500-600℃预热2-4小时，然后在850-880℃保温一定时间（至少2小时），放入油中冷却至50-100℃出油空冷，淬火后硬度可达50-52HRC，为防止开裂应立即进行2 00℃低温回火处理，回火后，硬度可保持48HRC以上P20模具钢- 氮化处理氮化处理可得到高硬度表层组织，氮化后的表层硬度达到650-700HV （57-60HRC）模具寿命可达到100万次以上，氮化层具有组织致密，光滑特点，模具的脱模性及抗湿空气及碱液腐蚀性能提高。
经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究
具行业 的发展 也十 分 迅 速 ， 直 接 导 致 对 塑料 模 具 这 钢 的需 求 量 越 来 越 大 为 了 满 足 塑 料 制 品 的发 川。 展要求 ， 内先 后 引进 、 发 了不 少 塑料 模 具 用 钢 ， 国 开
收 稿 日期 ：０ ０ ０ －２ ２ １ — １２
２ ０ Ｈ 该 系 列钢 淬 透性 差 ， 于 较 大厚 度 钢板 ， ２ Ｂ； 对
要： 设计 了一种 经济 型 Ｊ ２ Ｐ ０塑料 模 具钢 。试 验 结果 表 明 ， 热轧 生产 线 上 ， 过控 制 冷 却 速度 实现 了 在 通
２ ５ ０～ ０ｍｍ厚 度钢 板 的在 线预 硬 化 ； 轧 板 组 织 为 珠 光 体加 少量 晶界 铁 素 体 ， 度 为 ２ ０～３ ０ 热 硬 ８ ３ Ｈ 达 到 了 Ｐ ０塑料 模具 钢 的预硬 化 硬 度 水平 。Ｊ ２ Ｂ， ２ Ｐ ０钢 热 轧 板 在 一 定 的 厚度 范 围 内可 替 代 Ｐ ０ ２
硬 度 不 均 匀 ， 能 较 差 。 一 类 为 Ｐ ０ ， 般 通 性 另 ２钢 一
作者 简介 ： 斯松 华（ ９ ６） 男， １６ 一 ， 安徽 太湖人 ， 教授 ， 主要从 事先进钢铁 材料及激 光表 面改性 的研 究工作 ， 已发 表论文 ４ ０余篇 。联 系电话 ：５５２ １６ ５ Ｅｍ ｉ： ｉ ｎｈ ａ ｈ ｔｅ ｕ ｃ ０ ５ －３ １ ， — ａ ｓ ｏ ｇｕ＠ａｕ．ｄ ．ｎ １ ｌ ｓ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｌ ｓｉ ｉ ｔｅ ；ｐ ｅ ａ ｄ ｎ ｎ ｐ ａ ｔ ｄ ｅ ｓｅ ｌ ｒ ｈ ｒ ｅ ｉ ｇ；ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｃ ｏ ｉ ｃ ｏ ｔｏ ｌ ｏ ｌ ｅ ｎｇ
近年来 ， 随着我 国塑料工 业 的高 速发 展 ， 塑料模
如何选择塑胶模具材料及硬度
7 7.5 8 7 7 7.5 7 6 8 7 7
6 7 6 4 6 7 6 6 6 5 4
7 8 7 6 7 8 6 6 6 6 4
2 1.8 2 2 1.6 1.6 0.7 2.0 2.0 2.0 1.8
4 3 2 2 3 3 4 3 2 2 2
抗塑 性变 形 5
抗疲 劳性
抗腐 蚀性
抛光性 蚀纹性 SPI
抗磨 损性
7 7 7 7 6 7 7 7 6 7 6 6 6 6 8 8
抗塑 性变 形8
抗疲 劳性
8 8 8 7 8 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9
3 3 4 3 3 3 3 9 9 9 8 8 7 4 8 3
抗腐蚀 性
8 8 9 8 9 7 6 4 4 4 4 4 4 3 4 4
抛光性 SPI
• •
2008-08-08
Xiaoyun@
五、 RC
• 使用范围：模温较高之热固性塑胶模如 • •
电木模 . 模具材料： H13 ， H11 适用胶料： PF ， MF ， EP ， UP
2008-08-08
Xiaoyun@
六、 44-48HRC
中等批量生产的要求尺寸稳定及高光洁度 或良好蚀纹效果之结构较复杂的大中型塑胶 模具（如高光蒸汽模）。
模具材料： NIMAX ； NAK-PRM 适用胶料： PC ， PS ， ABS ， PP ， PE
2008-08-08 Xiaoyun@
八、 35-40HRC
• 使用范围：
• 使用范围：中大型塑胶硬模（三维对角线超过
• 模具材料： 420 （ 2083,S-STAR （ A ）， S136SUP)
•
适用胶料： POM ； PA ； PC ； PMMA ； PS ； ABS （ FR ）
模具硬度及模具钢硬度的检测方法
模具硬度及模具钢硬度的检测方法模具硬度及模具钢硬度的检测方法模具钢是模具工业的主体材料，根据模具的服役条件、环境和状态的不同，模具钢应具备不同的特性。
在工业生产中，模具使用寿命和制成零件的精度、质量、外观性能，除与模具的设计技术、制造精度，以及机床精度和制造操作有关外，正确地选用模具材料和正确地执行热处理工艺也是至关重要的，资料显示，模具早期失效因材料选择不当和材料内部缺陷引起的大约点10%左右，而由热处理不当引起的约占49%。
硬度是模具材料和成品模具的重要性能指标。
模具在工作时的受力状态是复杂的，如热作模具通常是在交变的温度场下承受交变应力作用，因此它应具有良好的阻止模具转变成较软或塑性状态的能力，并且在长期工作环境下仍保持模具的形状和尺寸精度不变。
一般成品模具的硬度，冷作模具常选择在59-60HRC，热作模具常选择在48HRC左右。
耐磨性也是成品模具的重要性能指标。
零件成形时金属和模具型腔表面发生相对运动，磨损了型腔表面，至使模具的尺寸形状、精度和表面粗糙度发生变化而失效。
模具的耐磨性是由模具的热处理，特别是表面热处理决定的，评估模具耐磨性好坏的主要依据是硬度。
模具钢的硬度测试主要针对三种情况，即模具钢材料的硬度检测，经过热处理的半成品模具的检测硬度及要求高耐磨性的模具表面热处理后的表面硬度的检测。
供货状态的模具钢主要是经过锻造的钢板、钢块或钢棒，一般以退火状态供货。
某些塑料模具钢还以预硬状态（调质处理）供货，用户可直接加工成模具而不必进行后续热处理。
模具钢按钢种分类可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢，中国标准对于各种模具钢都规定了出厂硬度要求，要求对钢材的退火硬度和试样淬火硬度进行检验。
中国标准GB/T1298-1986《碳素工具钢技术条件》规定，退火状态供货钢材，对于T7-T13各种不同牌号，硬度值应分别小于187-217HBS，试样淬火硬度大于62HRC。
中国标准GB/T1299-2000《合金工具钢》规定，退火状态供货的钢材，对于不同的牌号，硬度值应小于某个数值或在某个硬度区间内，例如：9SiCr硬度为197-241HBW，Cr12硬度为217-269HBW，Cr5Mo1V硬度≤255HBW。
P20预硬塑料模具断裂原因分析
金属铸锻焊技术Casting ·Forging ·Welding 上半月出版《热加工工艺》2010年第39卷第13期某模具加工厂生产制造的塑料模具，材料牌号3Cr2Mo ，为预硬塑料模具钢。
生产工艺：冶炼→轧制→下料→锻造→调质热处理→粗加工→精加工成型。
模具投入生产后，服役1000模，发生断裂，出现早期失效，为了找出模具断裂原因，本文对该模具的热处理工艺、化学成分、力学性能、金相组织进行了分析研究。
1热处理工艺预硬塑料模具的宏观形貌如图1所示。
将模具装入650℃的热处理炉进行加热，热处理工艺为(850±10)℃，油淬，淬火时油温控制在80℃以下；出油后，在4h 内回火，回火工艺(620±10)℃，水冷。
2理化检验2.1化学成分分析经化学成分分析，模具化学成分如表1所示，对照GB/T1299-2000技术要求知，该模具化学成分在标准值范围内，说明该模具材料为3Cr2Mo 。
2.2硬度检测2.2.1里氏硬度测定根据GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验方法》标准[1]测定模具热处理后的里氏硬度值为：698、700、700HLD 。
2.2.2洛氏硬度测定根据GB/T230.1-2004《金属洛氏硬度试验第一部分：试验方法》标准[2]测定模具断裂后试块上的洛氏硬度值为：28.0、28.5、28.0HRC 。
所测硬度值全部符合热处理工艺的技术要求。
P20预硬塑料模具断裂原因分析任丽宏,宗铎,侯彩云,张晨东(中国兵器科学研究院宁波分院,浙江宁波315103)摘要：采用热处理工艺，化学成分分析、力学性能、金相检验及综合分析等方法对P20模具断裂原因进行分析。
结果表明：模具材料中硫化物夹杂含量较高且尺寸偏大，同时存在锻造时模具中产生的带状组织，二者共同作用导致模具断裂。
关键词：P20；硫化物夹杂；带状组织；断裂中图分类号：TG111.91文献标识码：A文章编号：1001-3814(2010)13-0187-03Crack Failure Analysis of P20Pre -hardened Plastic DieREN Lihong,ZONG Duo,HOU Caiyun,ZHANG Chendong(Ningbo Branch,China Academy of Ordnance Science,Ningbo 315103,China )Abstract ：The crack failure of P20die was analyzed by heat treatment process,chemical composition checking,mechanical properties,metallography inspection.The results show that there are large contents of sulphides inclusions with higher size in the die material.The lamellar structure also exists in the die.The combination of them leads to the crack of the die.Key words ：P20;sulphides inclusion;lamellar structure;crack收稿日期:2010-03-09作者简介:任丽宏(1969-),女,内蒙古包头人,工程师,长期从事理化检测工作;电话:0574-********;E-mail:zongduo574@图1预硬型模具宏观形貌Fig.1Macro-morphology of the hardened plastics die表1化学成分分析结果(质量分数,％)Tab.1Chemical composition of material (wt,％)CSi Mn Cr Mo S P Ni 实验值0.350.650.851.750.450.0200.0201.0标准值0.28～0.400.20～0.800.60～1.00 1.40～2.000.30～0.55≤0.030≤0.0300.85～1.15187金属铸锻焊技术Casting ·Forging ·Welding 2010年7月Hot Working Technology 2010,Vol.39,No.132.3金相检验在模具断裂部位截取金相试样，试样经粗磨、细磨、粗抛、精抛后，先不经浸蚀，在MEF4型光学金相显微镜上观察非金属夹杂物，随后用4%硝酸酒精溶液浸蚀，继续观察其显微组织。
05节-2 常用模具钢料之P20篇(预硬塑料模具钢)
第五节常用模具钢料特性与用途二、P20类（预硬塑料模具钢）：国标钢号：3Cr2Mo。
1.参考成分(%)：C：0.28-0.40；Si：0.20-0.80；Mn：0.60-1.00；Cr：1.40-2.00；Mo：0.30-0.55；Ni：≤0.25；2.P20钢料的特性等级：耐磨性★★☆☆☆；韧性★★☆☆☆；加工性★★★☆☆；抛光性★☆☆☆☆；抗蚀性★☆☆☆☆3.P20钢料的描述：P20料硬度高，硬度均匀；韧性好，抗拉性强，加工性能良好，易切削，抛光和电蚀；心部具有较好韧性；但是不耐腐蚀，耐磨性差。
适宜电火花加工。
用于一般制造大型塑胶模具及用作塑胶模模架。
4.热处理条件：●出厂前已先经过淬火及回火处理，淬硬溫度846-860℃，油冷、860-880℃空冷，回火次数2；出厂硬度为280-325 HB(约28~33 HRC)普通P-20及330~370 HB(约33~38 HRC)高硬度P-20H两种。
◎锻造温度：1050-850℃；◎退火温度：因P20是预硬钢，若要淬火，必须做退火。
步骤：720-740℃保溫后，以10-20㎜/hr 冷至600℃，然后空冷，退火后硬度为HB235；●消除应力温度：650-675℃，隨炉冷卻至500℃；冷却介质：油，分级(180-220℃)。
5.P20加工注意事项：●一般来说，P20料在钢材出厂前均经过预硬处理，都不再宜于淬火处理。
P20料淬火容易爆裂;●可能进行表面氮化处理与火焰硬化处理，以增进模具之表面硬度及耐磨性。
氮化的要求为表面0.1mm，硬度达HRC65---68。
氮化（气氮）工艺：温度/硬度时长/氮化层厚度525℃/650HV 20hr/0.30 mm 30hr/0.35 mm 60hr/0.50 mm570℃/700HV 2hr/0.01mm －－●当P20材料最小尺寸大于300mm时，如果在加工过程中存在大量WC（线切割）或EDM（火花放电）加工工序时，在EDM或WC加工完成后，必须再做一次回火。
P20钢大型塑料模具几种淬火工艺的三维温度与组织模拟
相质点与基体界面在疲劳应力作用下与基体剥离， 并造成应力集中， 有利于空洞的形成与长大， 即有利 于裂纹的形核长大。粗大的第二相质点和基体的界 面常常是裂纹形核的地点， 而第二相质点在裂纹扩 展过程中的作用则不如形核过程明显。 ! " ! 裂纹形核过程对疲劳寿命的影响 大多数结构钢在疲劳试验中， 裂纹形核所占的
而且在预硬化硬度为时其冲击韧性较高淬透性好可以使较大截面的钢材获得均匀的硬度尤其是该钢种的镜面抛光性能明显优于普碳钢及低合金钢因此它成为制造大型塑料模具的理想钢种钢大模块的热处理工艺是油淬加高温回火
! " # 第二相质点与疲劳强度 淬火组织中有未溶的碳化 在! " # $加热淬火时， 物， 即第二相质点， 第二相质点对平面应变断裂韧性 值的影响， 有时远远超过了晶界的作用， 第二相 !% & 质点数量少、 体积小、 形状圆以及分布均匀时， 可使 值大大提高。 !% & 对于韧性材料纳米微裂纹演化过程表明： 纳米 微裂纹在裂尖无位错区形核后， 先钝化成空洞， 并不
P20塑料模具钢的回火工艺_郭海滨
用回火参数 P 研究 P20 塑料模具钢的回火工艺，探索 确定 P2具钢的主要化学成分（ 质量分 数，% ） 为 0． 30C、0． 60Si、0． 80Mn、1． 50Cr、0． 35Mo，余 量 Fe。将试验 P20 钢加工成尺寸为 20 mm × 20 mm × 20 mm 的试样，取 35 个试样分成 7 组，在 860 ℃ 下淬 火，对淬火后的试样分别进行不同参数的回火处理，最 后进行硬度测试和显微组织观察。
122
表面氧化脱碳，试样入炉前涂有防氧化脱碳涂料。试 验中所用的加热设备为 GWL-1400 型热处理炉。
显微组织试样采取手工磨制，采用金刚石抛光膏 手动抛光，用 4% 硝酸酒精溶液对抛光面进行腐蚀，腐 蚀时间 4 s，将试样置于 JSM-5610LV 型扫描电子显微 镜观察其显微组织。采用 TH300 洛氏硬度计进行硬 度测试，压头为金刚石压头，加载砝码为 150 kg，保持 时间 2 s，每个样品测量 3 点硬度，取其平均值。
第 41 卷
此初期的高硬度主要依赖于马氏体的硬化作用，硬度变 化不大［5-6］； 450 ℃ 回火时，硬度变化趋势减缓，甚至出 现增大趋势，这可能与某些合金元素的析出相或残留奥 氏体的转变有关［6-7］； 而 450 ～ 650 ℃ 回火时，试验 P20 钢的硬度发生明显的下降趋势，可以看出，当回火温度 超过 550 ℃ 时，试验钢的硬度下降速度明显增大。
Tempering process of P20 plastic die steel
Guo Haibin，Zuo Xiurong，Zhang Xinli，Wang Yipeng，Li Jinling （ School of Physical Science and Engineering，Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450052，China） Abstract： Microstructure observation and hardness test of P20 plastic die steel after quenching and tempering were analyzed by means of scanning electron microscopy and Ｒockwell hardmeter． The change law of hardness and microstructure of the tested steel after different tempering processes were investigated，and tempering parameter P was used to study the tempering process of P20 plastic die steel． The results show that with the increase of the tempering temperature，the hardness of the tested steel changes a little when it is tempered at 350450 ℃ ，while the hardness of it shows an obvious declined trend when tempered at 450-650 ℃ ． With the tempering time prolonging，the decrease trend of the hardness is not significant at the tempering temperature of 350-450 ℃ ，and when the tempering temperature in 500650 ℃ ，the hardness reduces rapidly in the first 8 h and then the decline rate becomes slowly． With the increase of tempering temperature and tempering time prolonging，the precipitation of carbides increases and the carbides spheroidize and grow up gradually． The martensite lath boundaries become blurring，and some laths are pinned by the early formed carbides and leading to the coarsening of some lath martensite and some merger and widen，which finally lead to the reduction of hardness． The optimum tempering process of the tested P20 steel is tempering at 600 ℃ for 1 h combined with the test data and the tempering parameter P． Key words： P20 plastic die steel； tempering； hardness； microstructure； tempering parameter
p20系列热处理工艺1
优化模具钢热处理工艺针对P20系列（P20、1.2311、3Cr2Mo等）模具钢热处理后达不到用户要求的问题（例硬度不够、不均匀、热处理后瓢曲、瓢曲矫直脆断、出现裂纹等），进行优化热处理工艺，达到要求效果。
综合分析：一、P20硬度不够原因分析：P20要求硬度HRC32-36应该属于调质硬度,也可称为预硬.正规工艺应该是淬火（正火）+中温回火得到需要硬度。
可能由于正火温度高，晶粒细化效果达不到预期效果所致；出炉后空冷，冷却速度达不到要求所致；回火温度高，导致硬度不够，由于钢种成分不均或性能差异，故回火温度的控制应根据正火后硬度确定。
正火时先预热2-4 小时（600-650度充分预热），然后在850-880 ℃保温，出炉空冷或风冷，正火后硬度可达37-52HRC ，为防止开裂应，立即进行600~610℃回火（具体根据正火后硬度确定）处理。
防止头部位开裂，火切之后应及时进行回火处理，先进行预热（最佳预热到150℃，以避免回火过程中出现冷裂）。
在600-610℃回火温度下保温一定时间，然后慢冷至室温效果回火温度对硬度的影响：二、裂纹产生原因：1、钢板轧制后存在严重的碳化物偏析，未堆冷、堆冷温度太低，未带温火切；2、仪表失灵，正火加热温度过高，晶粒粗大，降低材料强韧性，增加脆性；3、正火工件未及时回火和回火不充分，存在过大的残余内应力和吊运过程中形成的新内应力叠加导致头部裂纹。
预防措施：1、控制好P20系列的特板工序，钢板入炉前严格检查，确保钢板表面合格，对组织成分不合格钢板必须进行不同的热处理工艺（需对入炉前钢板测硬度决定热处理工艺）；2、入炉前校验仪表，保护气氛炉加热，严防过热和氧化脱碳；3、采用正火缓慢升温和正火后及时回火，多次回火，充分消除内应力；4、吊运过程轻起轻放，严禁摔落。
三、硬度不均匀原因分析：主要由于我们设备密封性及炉温控制系统不到位所致，造成钢板表面温度不均匀及氧化程度不同所致。
预防措施：炉门关严，保持炉内还原性气氛并保持炉内正压状态（减少表面氧化），必须做到每个一周校仪表一次。
p20塑料模具钢的回火组织及硬度
广泛!塑料模具制品也向尺寸多样化% 大型化% 复杂化 方向发展& : $% 模具用钢属于美国牌号! 在预硬化硬 度为 $> < ;9 ' + V时!模具表面粗糙度%冲击性能和淬 透性都比较好!可以使钢材获得比较均匀的硬度!同时 具有良好的镜面加工性能! 该钢种的镜面抛光性能明 显高于普碳钢及低合金钢! 因此在制造大型塑料模具 时 !: $% 钢仍是比较理想的钢种
第 !" 卷
此初期的高硬度主要依赖于马氏体的硬化作用!硬度变
&* 化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大)9\ '!9% = 回火时! 硬度变化趋势减缓! 甚至出
现增大趋势!这可能与某些合金元素的析出相或残留奥
^* 氏体的转变有关)&\ ' 而 !9% < &9% = 回火时! 试验 : $%
钢的硬度发生明显的下降趋势!可以看出!当回火温度 超过 99% =时!试验钢的硬度下降速度明显增大&
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
模具钢材的硬度介绍
模具钢材的硬度介绍第一篇：模具钢材的硬度介绍模具钢材的硬度介绍硬度是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。
硬度是各种零件和工具毖须具备的力学性能指标。
机械制造业中所用的刀具、量具、模具等都应具备足够的硬度，才能保证其使用性能和使用寿命。
一些机械零件例如齿轮、主轴等，也要求有一定的硬度，以保证是够的耐磨性(耐磨性是指材料抵抗磨损的能力)和使用寿命。
因此硬度是金属材料重要的力学性能之一。
金属材料的硬度是在硬度试验设备上测定的。
硬度试验设备简单，操作迅速方便，可直接在零件或工具上进行试验而不破坏工件，并且还可根据测得的硬度值估计出材料的近似抗拉强度和耐磨性。
此外，硬度与材料的冷成形性、切削加工性、焊接性等工艺性能之间也存在着一定联系，可作为制定加工工艺时的参考。
因此，硬度试验在实际生产中是最常用的试验方法。
生产中应用最多的硬度测试方法是布氏硬度测试法、洛氏硬渡测试法和维氏硬度测试法三种。
第二篇：模具钢材购销合同模板合同编号：甲方：(以下简称供方)乙方：(以下简称需方)签约地点：签约时间：年月日根据《中华人民共和国合同法》的有关规定，按照平等互利、公平、诚实信用的原则，为明确供需双方的权利义务，经双方充分协商达成一致，特签订本合同以便供需双方共同遵守。
一、物资名称、型号、数量、单价、金额及供货时间：1.订货方式：需方应提前天将所需钢材计划(含品名、规格、数量、要求到货时间等)以书面或传真及电子邮件的方式发给供方,供方在收到需方计划后日内或按合同约定时间把钢材送到需方工地指定地点。
2.货物要求:供方必须按照合同约定或计划要求供应合格钢材,数量、规格、质量应严格按照需方计划要求供货。
3.供应价格：表中单价均为到交货地点的落地价(或车板交货价)，该单价为包含材料费、运费、装卸费(或装车费)、利润、税金及修复缺陷所需要的全部费用，未列明的，需方认为已包括在单价内。
供方应提供国家正式税务发票。
塑胶模常用钢材及硬度说明
塑胶模具常用钢材（一） C45 W 中炭钢美国标准编号：AISI 1050 ~ 1055；日本标准编号：S50C ~ S55C德国标准编号：1.1730。
中炭钢或45# 钢香港称为王牌钢,此钢材的硬度为：HB170 ~ HB220,价格便宜,加工容易,在模具上用作模架,顶柱，及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材; （二）40 CrMn Mo 7 预硬塑胶模具钢美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号：AISI P20，德国及有些欧洲国家编号：DIN：1.2311、1.2378、1.2312。
此种钢是预硬钢，一般不适宜热处理，但是可以氮化处理，此钢种的硬度差距也很大，由280HRC ~ 400 视乎那间钢厂的标准，由于已作预硬处理，机械切削也不太困难，所以很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的模具模架也采用此钢材（有些客户指定要用此钢作模架），好处是硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定，P20此种钢由于在塑胶模具被广泛采用，所以品牌也很多，其中在华南地区较为普遍的品牌有：ASSAB 一胜百牌，瑞典产的有两种不同硬度，718S HB290~HB330（330~340HRC）、718H HB330~HB370 （340~380HRC）。
大同钢厂，日本产：NAK 80（硬度400HRC+20）及NAK55（硬度400HRC+20）两种，一般情况下，NAK 80做定模镶件，NAK55做动模镶件，要留意NAK55 不能直接做EDM皮纹，据钢材代理解释是含硫的关系，所以EDM后留有条纹的；德胜钢厂THYSSEN ，德国产，有好几种编号：GS-711（硬度340~360HRC）、GS738（硬度320~350HRC）、GS808VAR（硬度380~420HRC）、GS318（硬度290~330HRC）、GS312（硬度290~330HRC），GS312含硫不能做EDM纹，在欧洲做模架较为普遍，GS312的Code 为40 Cr MN Mo S8 ，百禄（BOHLER）奥国产，编号有：M261（380~420HRC）、M238（360~420HRC）、M202（290~330HRC），M202不能做EDM纹，也是含硫，尚有其他品牌，不能尽录。
变形及冷速对预硬化塑料模具钢P20组织与性能的影响
图 2 不同变形条件下 P20 钢的 CCT 曲线 F ig 2 CCT cu rves o f P20 steel at d ifferen t defor m ation conditions
当冷速为 1
/ s( 图 3( c) ), 组织以马氏体为主, 有少 / s( 图 3( d~ e) ), 组
104 钢不同冷速下的洛氏硬度, 进而得到 P20 钢变形后直 接冷却的组织性能特征。
第 36 卷
发生铁 素体转变, 铁 素体转变温度范围扩 大为 613~ 683 , 主要发生贝氏体转变 , 贝氏体转变温度范围推 迟到 320~ 480 。当冷速介于 0 5~ 1 /s , 奥氏体 转变为贝氏体和马氏体。当冷速大于 2 / s, 以马氏 体转变为主 , 马氏体相变点 M s为 355 。 通过对比分析不同变形量条件下的 CCT 曲线可 知 , 增大奥氏体区变形量促进了铁素体转变, 而抑制了 贝氏体转变 , 对马氏体转变影响不大。这是因为在奥 氏体低温区变形 , 奥氏体再结晶受到抑制 , 奥氏体内部 位错密度显著 升高, 变形储能增加 , 增大了相 变驱动 力 ; 另外奥氏体内部的高密度位错, 也为铁素体提供了 大量形核位置, 从而促进了铁素体转变 。尽管塑性 变形增加了形核点, 但变形奥氏体中形成变形带和亚 结构, 由于变形后快冷, 在相变前被保留下来, 因而造 成奥氏体机械稳定化 , 相变过程中阻碍贝氏体板条的 长大, 从而抑制了贝氏体转变 。 2 2 冷却速度对 P20 钢显微组织的影响 图 3 为变形 20 % 条件下的显微组织, 组织呈现一 定的带状特征。当冷速为 0 2 / s(图 3( a) ) , 组织为 粒状贝氏体和少量多边形铁素体。当冷速为 0 5 /s ( 图 3( b ) ), 组织为羽 毛状上贝 氏体及少 量马氏 体。
经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究
~试验研究~经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究斯松华1,王 锐1,张 逖2,王 娜1(1.安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002;2.南京钢铁股份有限公司,江苏南京210035)摘 要:设计了一种经济型JP20塑料模具钢。
试验结果表明,在热轧生产线上,通过控制冷却速度实现了20~50mm厚度钢板的在线预硬化;热轧板组织为珠光体加少量晶界铁素体,硬度为280~330H B,达到了P20塑料模具钢的预硬化硬度水平。
JP20钢热轧板在一定的厚度范围内可替代P20钢用于制作塑料模具。
关键词:塑料模具钢;预硬化;控制冷却中图分类号::TG142.1 文献标识码:A 文章编号:1008 1690(2010)05 0031 004 M icrostructure and H ardness of Econo m ica l P20Plasti c D ie SteelSI Song hua1,WANG Ru i1,Z HANG T i2,WANG Na1(1.School ofM ateria ls Science and Eng i n eering,AnhuiUn i v ersity of Techno l o gy,M a anshan243002,Anhu;i2.N anji n g Iron and Steel Co.,Ltd.,Nan ji n g210035,Jiangsu)Abst ract:An econo m ica l p l a stic d ie stee,l that is J P20steel,has been desi g ned.The experi m ental resu lts show t h at the20to50mm th ick p latesm ay be on line prehardened by controlli n g coo li n g rate in a ho t ro lling production li n e;the m icrostructures o f hot rolled plates cosist of pearlite and a s m all a m ount of i n ter g ranular ferrite,and their hardnesses are280~330HB,reach i n g the sa m e har dness leve l as that o f prehardened P20p lastic die stee.l The hot r o lled plates of JP20stee l can rep lace P20steel p lates as p l a stic die in the fi x ed th ickness range.K ey w ords:p lastic die stee;l preharden i n g;controlled coo li n g近年来,随着我国塑料工业的高速发展,塑料模具行业的发展也十分迅速,这直接导致对塑料模具钢的需求量越来越大[1]。
P20塑料模具钢的回火组织与硬度
P20塑料模具钢的回火组织与硬度
宋义全;于健;刘宗昌;张丽颖;范秀风
【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》
【年(卷),期】2003(022)001
【摘要】应用光学金相显微镜、透射电镜、洛氏硬度计对P20塑料模具钢进行了显微组织观察和硬度测定.研究了其在不同回火热处理工艺下得到的不同回火组织(粒状贝氏体回火组织和马氏体回火组织)及其硬度的变化规律,并分析了它们的异同.结果发现,回火热处理工艺对粒状贝氏体和马氏体的影响类似,只是粒状贝氏体的抗回火性能比马氏体高.650 ℃回火时,2种组织及硬度差别不大,且能满足塑料模具钢的使用硬度要求.
【总页数】4页(P42-45)
【作者】宋义全;于健;刘宗昌;张丽颖;范秀风
【作者单位】包头钢铁学院,材料工程学院,内蒙古,包头,014010;包头钢铁学院,材料工程学院,内蒙古,包头,014010;包头钢铁学院,材料工程学院,内蒙古,包头,014010;包头钢铁,集团,公司,钢铁研究所,内蒙古,包头,014010;包头钢铁,集团,公司,钢铁研究所,内蒙古,包头,014010
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.45
【相关文献】
1.空冷经济型P20塑料模具钢的热处理工艺与硬度研究 [J], 张轶林
2.P20塑料模具钢的组织对抛光性能的影响 [J], 刘宗昌;于键;郝少祥
3.经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究 [J], 斯松华;王锐;张逖;王娜
4.冷却速度对大厚度P20塑料模具钢硬度的影响 [J], 丛文龙;于志军;孙海燕
5.P20塑料模具钢淬火及回火组织性能的研究 [J], 李勇;左秀荣;陈蕴博;王淼辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
P20塑料模具钢预硬化热处理工艺的研究
P20塑料模具钢预硬化热处理工艺的研究张兴锦，陈永南, 黄少文，吴会亮(莱钢宽厚板事业部, 山东莱芜 271100)摘要：应用金相显微镜、扫描电镜和维氏硬度计对P20塑料模具钢进行了显微组织观察和硬度测定。
研究了不同预硬化热处理工艺参数（淬火温度、淬火介质、回火温度）下得到的组织及其硬度变化规律。
结果表明：随着回火温度升高，水淬和空淬钢组织中板条马氏体和贝氏体逐渐减少，铁素体增加并长大，碳化物增多，硬度逐渐降低，300~500nm宽度的板条结构、板条间的薄片状M/A组元，铁素体中较高的位错密度以及细小碳化物保证了水淬钢在620℃回火时具有较高的硬度，最终得出了使该钢达到最佳预硬化效果的工艺参数。
关键词：塑料模具钢，P20，热处理，显微组织Research of P20 pre-hardened plastic mold steel heat treatment processZHANG Xingjin, CHEN Yongnan , HUANG Shaowen,WU Huiliang(Heavy Plate Division of Laiwu Steel Group, Laiwu, Shandong, China 271100) Abstract:Key words: Plastic mold steel,P20,Heat Treatment, Microstructure1 引言P20钢是模具工业中用量最大的一种典型的经预硬化处理的模具钢，用该钢制造模具，在预硬态下经冷加工制成模具后可以直接使用，不需再进行淬火、回火处理，防止了热处理所造成的变形、开裂、脱碳等缺陷[1]，广泛用于制造长寿命的、形状复杂、要求尺寸精度高的大、中型塑料注射成型模或挤压成型模。
本文通过对P20钢在不同预硬化热处理工艺参数下的组织和硬度的研究，为工业化的生产提供了理论依据。
2 实验材料及方法实验材料为转炉冶炼P20铸坯，铸坯厚度为300mm，加热至1200℃，保温2h后，在双机架四辊可逆轧机轧上通过两阶段轧制轧成80mm厚度钢板。
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~试验研究~经济型P20塑料模具钢的组织与硬度研究斯松华1,王 锐1,张 逖2,王 娜1(1.安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002;2.南京钢铁股份有限公司,江苏南京210035)摘 要:设计了一种经济型JP20塑料模具钢。
试验结果表明,在热轧生产线上,通过控制冷却速度实现了20~50mm厚度钢板的在线预硬化;热轧板组织为珠光体加少量晶界铁素体,硬度为280~330H B,达到了P20塑料模具钢的预硬化硬度水平。
JP20钢热轧板在一定的厚度范围内可替代P20钢用于制作塑料模具。
关键词:塑料模具钢;预硬化;控制冷却中图分类号::TG142.1 文献标识码:A 文章编号:1008 1690(2010)05 0031 004 M icrostructure and H ardness of Econo m ica l P20Plasti c D ie SteelSI Song hua1,WANG Ru i1,Z HANG T i2,WANG Na1(1.School ofM ateria ls Science and Eng i n eering,AnhuiUn i v ersity of Techno l o gy,M a anshan243002,Anhu;i2.N anji n g Iron and Steel Co.,Ltd.,Nan ji n g210035,Jiangsu)Abst ract:An econo m ica l p l a stic d ie stee,l that is J P20steel,has been desi g ned.The experi m ental resu lts show t h at the20to50mm th ick p latesm ay be on line prehardened by controlli n g coo li n g rate in a ho t ro lling production li n e;the m icrostructures o f hot rolled plates cosist of pearlite and a s m all a m ount of i n ter g ranular ferrite,and their hardnesses are280~330HB,reach i n g the sa m e har dness leve l as that o f prehardened P20p lastic die stee.l The hot r o lled plates of JP20stee l can rep lace P20steel p lates as p l a stic die in the fi x ed th ickness range.K ey w ords:p lastic die stee;l preharden i n g;controlled coo li n g近年来,随着我国塑料工业的高速发展,塑料模具行业的发展也十分迅速,这直接导致对塑料模具钢的需求量越来越大[1]。
为了满足塑料制品的发展要求,国内先后引进、开发了不少塑料模具用钢,其中用量最大的当属预硬型塑料模具钢[2]。
主要有两类:一类为中碳钢,正火状态使用,硬度为180 ~220HB;该系列钢淬透性差,对于较大厚度钢板,硬度不均匀,性能较差。
另一类为P20钢,一般通收稿日期:2010 01 22作者简介:斯松华(1966 ),男,安徽太湖人,教授,主要从事先进钢铁材料及激光表面改性的研究工作,已发表论文40余篇。
联系电话:0555 *******,E m ai:l si songhua@a hut.e R eferences[1]A l um i n i um and al um i n i u m all oys,ASM speci ality h andb ook[M].[2]SAE A M S 2772D Standard,SAE Internati onal[S].2007.[3]B rozz o,S truttura e p rop ri et dei m ateri alim etallic,i ed.EC I G[M].[4] A.A.V.V.,AS M special ty s t andard al um i nu m and al um i num all oys,AS M i nternati on a.l[5] A.A.V.V.,M et alsH andb ook[M].Am eri can soci et y f orm etal s.[6]Nor m a M I L HDBK 5,M etalli c m aterial s for aerospace veh i clestruct ures.[7]B.R i vo l ta,R.Geros a, A.S il ves tr,i U.Derud,i I n fluenza dellad rasticit d i te mp ra su un a l ega ti po7075i nf or m a d i p iastra d igross o s p essore,21Convegn o N az i ona l e T ratt am enti Ter m ic,iSals om aggiore(CD R),2007.[8]E.A.Brandes&G.B.Brook.Sm i thells M etal s R eferen ce Book[M].S even t h Ed iti on,1992.[9]UN I EN573 3,A ll um i n io e leghe d i all um inio.C o m pos i z i on ech i m ica e f or m a dei prodotti s e m ilavorat.i[10]UN I EN515,A ll u m i n i o e l eghe d i all um i n i o.Se m il avorat.i Desi gn az i one degli s t atim etall u rgic.i[11]UN I EN485 2,All um i n io e leghe d i all um i n i m i ere,nas tri ep i astre.Caratteristi che m eccan iche.[12]UN I EN485 1,All um i n io e leghe d i all um i n i m i ere,nas tri ep i astre.Cond izi on i tecn iche d i coll audo e forn itura.[13] F.P.Incropera and D.P.D e W i tt,Introdu cti on to H eat T ransf er,1996,John W il ey&Sons.过调质处理,在280~330HB 硬度范围内使用;P 20钢中加入C r 、M n 、M o 等合金元素,可提高其淬透性,其产品尤其是较大厚度的钢板截面硬度均匀性明显提高[3]。
P 20钢虽然淬透性良好,但成本较高,且往往需要通过调质处理来实现预硬化。
若在中碳钢基础上,通过加入普通的Cr 、M n 元素,一方面在低成本的前提下适当提高了硬度及淬透性,另一方面在现代热轧生产线上通过控轧控冷来实现钢板预硬化,使其硬度达到P 20钢调质后的硬度水平,并在一定厚度内(∃50mm )保持良好的硬度均匀性。
本文设计了一种经济型P 20(JP20)钢,通过实验室热处理模拟研究,在热轧生产线上实现了JP20钢的在线预硬化。
其硬度水平达到了P 20钢预硬化水平,从而可在一定厚度范围内取代P 20钢用于中低端塑料模具。
1 JP 20的正火1.1 试验材料与方法采用100kg 中频感应炉熔炼试验用J P 20钢,钢锭经1200%均匀化处理后锻成长方坯,再切割加工成50mm &50mm &50mm 的方坯用于热处理试验。
试验钢的主要化学成分(质量分数,%)为:0.43C ,0.40S,i 1.35M n,0.70Cr 。
根据经验公式计算确定[4],试验钢A C1为750%,A C3为800%。
试验钢的热处理在SX 4 10型箱式炉中进行,模拟实际热轧生产中的正火(热轧控冷)工艺。
正火工艺为850%&70m in ,自然空冷或雾冷。
自然空冷冷却速度约为5~10%/s ,雾冷速度约为13~18%/s 。
热处理后利用TH 600布氏硬度计检测试样剖面硬度分布。
从热处理试样心部取样,用3%硝酸酒精腐蚀,利用X I O VERT200M 型数码金相显微镜(OM )和JS W 6360LV 型扫描电镜(SE M )进行显微组织观察。
1.2 试验结果与分析图1为JP 20钢试块正火后的心部组织,正火的冷却为自然空冷或雾冷。
图1 J P 20钢试块正火后的心部组织(a)自然空冷(OM );(b )自然空冷(SEM );(c)雾冷(OM);(d )雾冷(SEM)F i g .1 M icro structures i n co re o f JP 20stee l test b l o cks a fter no r m ali z i ng(a)a ir coo led (OM );(b)a ir coo led (SE M );(c)fog coo l ed (OM );(d)f og coo led (SE M )从图1可以看出,采取两种冷却方式正火的试验钢试块组织均为珠光体加少量先共析铁素体,先共析铁素体优先在晶界析出,形成晶界铁素体。
随着冷却速度的增加,先共析铁素体含量减少,且珠光体的片层间距更细小。
图2为JP20钢试块正火后的截面硬度分布。
可以看出,采用雾冷的钢的截面硬度均在预硬化范围内,而自然空冷的钢的截面硬度却难以达标。
试验钢硬度随着正火冷却速度的增加而提高,原因是亚共析钢连续冷却时,冷却速度越快,先共析铁素体析出越少,珠光体晶粒及其片层间距也越细小,这均有利于试验钢硬度的提高[5]。
因此在生产上,需采用强冷才能实现较厚板的在线预硬化。
图2 JP 20钢试块正火后的截面硬度分布F i g .2 H ardness pro files i n cross section o f J P 20steeltest blocks after no r m alizi ng2 J P 20成品钢组织与硬度2.1 钢板成分及工艺参数根据JP20钢的设计成分,在某厂热轧生产线上生产了不同厚度(25~50mm )的热轧钢板。