冷作模具钢的选材与热处置方法 (冷作模具钢的化学成分)

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• 冷作模具钢的选材与热处置方法
• 冷作模具钢钢种决定
• 冷作模具钢都有哪些资料呢？

冷作模具钢的选材与热处置方法

冷作模具钢对冷作模具资料的关键功能要求是：良好的耐磨性，足够的强度和韧性，高的疲劳寿命，良好的抗擦伤和咬合功能以及良好的工艺功能。

九十年代以前，国际罕用的冷作模具钢有：碳素工具钢T1OA，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si；高速工具钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2；轴承钢GCr15；弹簧钢60Si2Mn，渗碳钢20Cr、12CrNi3A；不锈钢3Crl3等。

其中用量最大的是 C r12、Cr12MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和 W18Cr4V。

为满足消费要求，国际先后钻研开发了一系列新型冷作模具钢。

1、低合金冷作模具钢 国际开发的低合金冷作模具钢中，有7CrSiMnMoV（代号CH）、6CrMnNiMoVSi（代号GD）、 6CrMnNiMoVWSi（DS）、CrNiWMoV等。

这些钢的淬透性好，淬火温度较低，热处置变形小，多少钱低，具有较好的强度和韧性的配合，实用于制作精度复杂模具。

7CrSiMnMoV，代号CH，在820～1000℃淬火，可取得HRC60以上的硬度，是一种空淬微变形钢，可以火焰加热空冷淬硬。

该钢的耐磨性虽然比Cr12MoV差，但比9Mn2V和T10A好；抗弯强度、抗压强度和冲击韧性都优于Cr12MoV和9Mn2V；热处置后的变形量和罕用的Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr4W2MoV等钢相当。

CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可用于替代T10A、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12MoV等制作对强韧性要求较高的冷作模具，如冲孔凸模、中薄钢板（2～5mm厚）的修边落料模等。

因为该钢可以驳回火焰加热空冷淬硬，所以也用于制作要求外表火焰淬火的局部汽车模具。

6CrMnNiMoVSi，代号GD，较CH钢参与了0.85％左右的Ni，进一步强韧化了基体。

该钢的淬火温度范围较宽，淬透性好，也可火焰加热空冷淬火，具有良好的强韧性。

当用于制作易崩及断裂的冷冲模具时，模具寿命较高。

2、高强韧耐磨钢 Cr12系列冷作模具钢是较宽泛驳回的钢种系列，具有良好的淬透性和耐磨性，但共晶碳化物偏析较重大，韧性较差，淬火后意外变形较大。

为补偿此类钢的功能缺陷，国际先后开发了一些高强韧耐磨钢，如7 Cr7Mo2V2Si(代号 L D)、Cr8WmoV3Si(代号 ER5)、9 Cr6W3Mo2V2 (代号 GM)、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。

与 Cr12、Cr12MoV相比，此类钢的碳和铬的含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；适当参与了 W、Mo、V等合金元素的含量，从而增强了二次软化才干，提高了耐磨性。

所以，此类钢在具有良好的强韧性的同时，还有优异的耐磨性和较好的综合功能，关键用于制作接受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。

7Cr7Mo2V2Si，代号LD，最后是针对冷镦模具而研制的。

其碳含量低于 G．Steven介绍的平衡碳法令，使钢在具有高硬度的同时，又具有较好的韧性；参与Cr、Mo、V元素，无利于二次软化，保障钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨性；参与必定量的 Si，以强化基体，提高回火稳固性。

LD钢罕用的热处置工艺是1100～1150℃ 淬火，530～570℃ 回火，回火后硬度 HRC57～63。

1100℃淬火后的组织为细针马氏体十残留奥氏体十剩余碳化物，晶粒度10.5级。

l100℃ 淬火、570℃回火后的组织为回火马氏体十剩余碳化物。

LD钢已被宽泛运行于制作冷锻、冷冲、冷压、冷弯等接受冲击、笔挺应力较大，又要求耐磨损的各类冷作模具。

Cr8MoWV3Si，代号 ER5，在具有较高强韧性的同时，又具有突出好的耐磨性。

该钢在回火环节中弥散析出的不凡碳化物，是 ER5比 Crl2系钢具有更高强韧性和耐磨性的关键要素。

ER5钢实用于制作接受冲击力较大，冲击速度较高的精细冷冲，重载冷冲以及要求高耐磨的其余冷作模具。

9Cr6W3Mo2V2，代号GM，也是以提高耐磨性为关键目标而研制的高耐磨冷作模具钢。

该钢经过 Cr、 W、Mo、V等碳化物构成元素的正当配比，并依据平衡碳法令配碳，使钢具有最佳的二次软化才干及抗磨损才干，同时又坚持了较高的强韧性和良好的冷热加工功能，实用于制作冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精细、高耐磨冷作模具。

冷作模具钢钢种决定

在决定冷作模具钢时，须要思考模具的经常使用条件和个性，关键分为以下四种状况：

1. 关于尺寸小、状态便捷、轻负荷的冷作模具，如小冲头或剪切钢板的剪刀，可以决定T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具钢。

这类钢的好处是可加工性好、多少钱廉价、起源容易，但其缺陷是淬透性低、耐磨性差、淬火变形大，实用于尺寸小、状态便捷、轻负荷的工具及要求软化层不深并坚持高韧性的冷作模具。

2. 关于尺寸大、状态复杂、轻负荷的冷作模具，罕用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具钢。

这类钢在油中的淬透直径可达40mm以上，其中9Mn2V钢是我国近年来开展的一种不含Cr的冷作模具用钢，多少钱比碳素工具钢高约30%，其碳化物不平均性和淬火开裂偏差性比CrWMn钢小，脱碳偏差性比9SiCr钢小，是值得推行经常使用的钢种。

但9Mn2V钢存在冲击韧性不高、在消费经常使用中发现有碎裂现象，以及回火稳固性较差等疑问，回火温度普通不超越180℃，在200℃回火时抗弯强度及韧性开局产生低值。

3. 关于尺寸大、状态复杂重负荷的冷作模具，须要驳回中合金或高合金钢，如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等，或决定高速钢。

近年来，用高速钢做冷作模具的偏差日益增大，但应指出，此时已不再是应用高速钢所特有的红硬性短处，而是应用其高淬透性和高耐磨性。

决定高速钢做冷模具时，应驳回高温淬火以提高韧性，例如W18Cr4V钢做刃具时罕用的淬火温度为1280-1290℃，而做冷作模具时，应驳回1190℃的高温淬火。

W6Mo5Cr4V2钢驳回高温淬火后，寿命大大提高，特意是清楚缩小了折损率。

4. 关于受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具，前三类冷作模具用钢的经常使用功能要求均以高耐磨性为主，而对有的冷作模具如切边楼、冲裁模等，其对口单薄，经常使用时又受冲击负荷作用，则应以要求高的冲击韧性为主。

为了处置这一矛盾，可以采取以下措施：降落合碳量，驳回亚共折钢；参与Si、Cr等合金元素，以提高钢的回火稳固性和回火温度（240一270℃回火），无利于充沛消弭淬火应力，提高模具的韧性。

罕用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。

在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时，一个突出的疑问是钢的脆性大，经常使用中易开裂。

为了充散施展冷作模具钢的功能后劲，必定用充沛锻打的方法细化碳化物，同时开展新钢种。

开展新钢种的着眼点，应是降落钢的含碳量及碳化物构成元素的数量。

近年来，国际研制并推行以下几种新钢种，如表4.11所示。

Cr4W2MoV钢具有高硬度、高耐磨性和淬透性好等好处，并具有较好的回火稳固性和综合力学功能，实用于制作硅钢片冲模等，可使寿命比Cr12MoV钢提高1～3倍以上。

Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高，被称为空淬微变形模具钢。

W7Cr4MoV钢可替代W18Cr4V和Cr12MoV钢，其特点是钢的碳化物不平均性和韧性获取很大的改善。

冷作模具钢并重硬度、耐磨性。

含碳量高，合金元素以参与淬透性，提高耐磨性为主。

冷作模具钢包含制作冲截用的模具（落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀）、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等

冷作模具钢都有哪些资料呢？

冷作模具钢作为加工畛域中的关键资料，其关键功能要求包含良好的耐磨性、足够的强度和韧性、高的疲劳寿命、良好的抗擦伤和咬合功能以及良好的工艺功能。

20世纪90年代以前，国际罕用的冷作模具钢有：碳素工具钢T10A，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Crl2、Crl2MoV、5CrW2Si，高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，轴承钢GCrl5，弹簧钢60Si2Mn，渗碳钢200、12CrNi3A，不锈钢3Crl3等。

其中，用量最大的是012、Crl2MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCrl5、60Si2Mn和W18Cr4V。

为了满足消费要求，国际先后钻研开发了一系列新型冷作模具钢，以提高功能、顺应复杂多变的消费环境。

高强韧耐磨钢是其中一类，如7Cr7Mo2V2Si (代号LD)、Cr8MoV3Si (代号ER5 )、9Cr6W3Mo2V2 (代号GM )、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。

这些钢种相较于传统钢种，如012、Crl2MoV，其碳和铬含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；适当参与了W、Mo、V等合金元素的含量，增强了二次软化才干，提高了耐磨性。

因此，这类钢在具有良好的强韧性的同时，还具有优异的耐磨性和较好的综合功能，关键运行于制作接受较大应力、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。

以7Cr7Mo2V2Si (代号LD)为例，其宽泛运行于冷锻、冷挤、冷冲、冷压、冷弯等接受冲击、笔挺应力较大的各类冷作模具。

而ER5则实用于制作接受冲击力较大、冲击速度较高的精细冷冲、重载冷冲以及要求高耐磨的其余冷作模具。

9Cr6W3Mo2V2 (代号GM)则实用于制作冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精细、高耐磨冷作模具。

高速钢基体钢也被用于制作要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。

这类钢具有较好的红硬性，同时也用于制作热作模具。

例如，65Cr4W3Mo2VNb(简称65Nb)、60Cr4Mo3Ni2WV (代号CG2)、5Cr4Mo3SiMnVAl (代号012A1)、65W8Cr4VTi (代号LM1)、65Cr5Mo3W2VSiTi (代号LM2)等。

低合金冷作模具钢的开展也紧跟其后，如7CrSiMnMoV (代号CH)、60MnNiMoVSi (代号GD)、6CrMnNiMoVWSi(代号DS)、CrNiWMoV等。

这些钢种的淬透性较好，淬火温度较低，热处置变形小，多少钱较低，具有较好的强度和韧性配合，实用于制作精细复杂模具。

例如，CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可替代T10A、9Mn2V、CrWMn、GCrl5、012、Crl2MoV等制作对强韧性要求较高的冷作模具。

此外，无磁高强度模具钢的开发满足了电子工业中局部磁性元件的消费需求。

这类钢具有低磁导率、较高强度和良好的加工功能。

例如，7Mnl5Cr2Al3V2WMo钢具有极低的磁导率和良好的强度与耐磨性，但切削加工较为艰巨。

而国际开发的无磁模具钢如18Mnl2Crl8NiN (代号A18)、8Mnl5Crl8 (代号WCG)、50Mnl8Cr4WN (简称50Mn)等，其中50Mn具有低磁导率、较高强度和良好的加工功能，经固溶处置后，硬度稳固在30HRC左右，再经过期效处置，硬度可优化至35HRC左右，有效满足了对无磁功能的严厉要求。