几种冷作模具钢的选择与应用(常用冷作模具钢的选材及发展趋势.pdf)
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几种冷作模具钢的选择与应用
1、几种冷作模具钢的选择与应用低合金冷作模具钢低合金冷作模具钢主要特点是工艺性好，淬火温度低，热处理变形小，强韧性好，并具有适当的耐磨性。
GD（6CrMnNiMoVSi）钢是一种低合金工具钢，也是典型的高强高韧性冷作模具钢，用于制作易崩刃、断裂的冷冲模具，有较高的使用寿命。
表1几种新型冷作模具钢的成分（W%）号CCrNiSiMnMoVWNbGD钢064-07410-1307-1005-0907-1003-0601265Nb06-0738-4403504020-2508-1125-3002-03CG-2055-06438-4318-2204004028-3309-1309-13LD钢07-0865-7007-1205020-2517-22GM086-09456-6420-2517-2228-32GD钢是在CrWMn钢的基础上，适当地降低碳含量，以减少碳化物偏析，同时增。
2、加镍、哇、锰，以增加基体的强度和韧性，少量钳和钒可以细化晶粒，提高淬透性和耐磨性。
并增加回火稳定性，铬的作用主要是提高淬透性。
GD钢基体具有较多的板条状马氏体，碳化物较少，且细小而均匀，可以取代CrWMn钢和部分取代Cr12MoV钢制造冷作模具，模具使用过程中很少崩韧和断裂。
表2GD钢淬火温度与硬度的关系（HRC）淬火温度8108408709009309601000空冷硬度63655655666556665油冷硬度655666666666665200回火硬度596061616160561230回火硬度595606060606060200回火硬度59559559585586059表2列出了GD钢在不同的淬火回火温度下获得的硬度。
由于Si、Cr的共同作用，使其具有较高的回火稳定性，可满冷作模具的要求。
表3几种冷作模具钢的力学性能对比钢号热处理工艺抗弯强度/MPa冲击韧性/Jmm-2硬度/HRCGD钢900油淬200回火44831491。
常用冷作模具钢的选材及发展趋势.pdf
第2期(总第147期)GuANGXIJouRNALoFLIGHT啪usTRY。
¨商要】根据冷作模具服役条件、失效形式，对冷作模具钢提出相应的机械性能要求，从冷作模具钢的成分、热处理工艺、。
微观组织等分析其性能及应用范围，对常用的冷作模具钢作了归纳性总结，提出了冷作模具新的教学模式和新的科研方向。
【关键词】冷作模具钢；失效；选材；淬透性；热处理。
【中图分类号】TGl51．3【文献标识码】【文章编号】10032673(2011)021602。
冷作模具钢是指用来制造冲裁模、弯曲模、冷镦模、剪切表1常用冷作模具的硬度要求。
模、拉丝模、冷挤压模等的钢，模具加工具有少切削、无切削及单武或垮挤压模。
要的工具，随着加工产品的大型化和精密化，对大型和精密模冲羲模模模小冲头。
充分了解冷作模具的服役条60～6460～64。
冷作模具钢及其热处理工艺
4、3）强度（4）抗疲劳性（5）抗咬合性5.1.3典型冷作模具材料的性能分析1.碳素工具钢(1)化学成分；(2)力学性能；(3)工艺性能；(4)使用范围。
(2)力学性能如图5-1所示，碳素工具钢随回火温度升高而硬度降低，但下降趋势与碳含量有关，碳含量越高，钢中析出的碳化物颗粒越多，阻止了硬度的下降，因而碳含量高的钢回火时硬度降低程度。
图5-1T10钢的硬度、残余奥氏体量与回火温度的关系(780淬火、水冷、回火保温1h)图5-2T10钢的淬火温度对强韧性的影响图5-3T10钢的淬火温度对淬透性的影响提高淬火温度，淬火马氏体变粗，钢的强韧性下降，如图5-2所示。
但适当提高淬火温度，可提高碳素工具钢的淬透性，增加硬化层深度，提高模具的承载能。
所以，对于容易淬透的小型模具，可采用较低的淬火温(760780);对于大、中型模具，应适当提高淬火温(800850)或采用高温快速加热工艺。
碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在低温区(150200)回火，硬度下降不多，当回火温度超过200时，硬度才明显下降，如图5-1所示。
7、的关系，如图5-4所示，当回火温度为220250时抗弯强度达到极大值，可是碳素工具钢在200250回火时，会产生回火脆性，导致韧性下降，因此韧性要求较高的碳素工具钢应避免在此温度回火。
而承受弯曲及抗压载荷的碳素工具钢仍可采用回火，以获得高抗弯强度，提高模具的使用寿命。
图5-4T12钢的力学性能与回火温度的关系(淬火。
8、温度:780)(3)工艺性能锻造性能:预先热处理:淬火及回火:(4)使用范围碳素工具钢生产成本低，易于冷、热加工，在退火状态下硬度较低，通过热处理后可以获得较高的硬度，具有一定的耐磨性。
因此，碳素工具钢适于制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。
9、(CrWMn钢)(1)化学成分CrWMn钢的临界点:Ac1750，Accm940，Ar1710，Ms255。
(2)力学性能CrWMn钢具有高淬透性，由于钨形成碳化物，所以这种钢在淬火及低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性，如图5-5图5-7所示。
图5-5CrWMn钢力学性能与淬火温度的关系图5-6CrWMn钢硬度与淬火温度的关系图5。
10、-7CrWMn钢硬度与回火温度的关系(3)工艺性能锻造工艺CrWMn钢具有良好的锻造性能。
退火工艺:CrWMn钢锻后需进行等温球化退火，退火温度为，等温温度为700720，退火后的组织比较均匀，退火后硬度为207255HBS。
淬透性:CrWMn钢淬透性较好，淬火变形小。
直径4050mm的钢件在低于200的硝盐浴。
(4)使用范围CrWMn钢具有较好的淬透性，淬火变形小，耐磨性、热硬性、强韧性均优于碳素工具钢，是使用较为广泛的冷作模具钢。
主要用于制造要求变形小，形状较复杂的轻载冲裁模(料厚2mm)，轻载拉深、弯曲、翻边模等。
3.高耐磨冷作模具钢(Cr12型高碳高铬钢)(1)化学成分；(2)力学性能；(3)工艺性能；(4)使用范围。
(2)力学性能图5-8淬火温度对Cr12MoV钢的图5-9淬火温度对Cr12MoV钢的硬度、晶粒度和残余奥氏体的影响抗弯强度、冲击韧度的影响Cr12型钢在淬火加热时碳化物大量溶于奥氏体中，淬火后得到高硬度的马氏体。
回火时自马氏体中析出大量弥散分布的碳化物，其硬度很高，因而提高了钢的耐磨性。
如图5-10所示，Cr12MoV钢经1020淬火，。
13、520回火时出现明显的二次硬化，而且淬火温度愈高，这种效应愈显著。
在200左右回火时，其抗弯、抗压强度最高;在400左右回火，断裂韧度最高。
图5-10回火温度对Cr12MoV钢硬度的影响(3)工艺性能锻造工艺:由于Cr12型钢属于高碳高合金钢，其导热性能差，塑性低，变形抗力大，锻造温度范围窄，组织缺陷严重，所以其锻造性能差。
14、火工艺:Cr12型钢一般采用等温球化退火工艺，加热温度为850870，保温24h，等温温度为740760，保温46h，退火组织为索氏体+合金碳化物。
淬透性:Cr12型钢Cr的质量分数高达约12%，所以具有高淬透性。
截面尺寸为300400mm以下的模具在油中完全可以淬透，控制淬火温度可以调节残余奥氏体量，实现微。
4.冷作模具用高速钢(W6Mo5Cr4V2钢)(1)化学成分；(2)力学性能；(3)工艺性能；(4)使用范围。
锻造工艺:退火工艺:锻后退火:加热温度为840860，保温24h，缓慢冷却到500以下出炉空冷或炉冷到室温，硬度285HBS。
锻后等温退火:加热温度为840860，保温24h;炉冷至740760，保温46h，炉冷到500以下出炉空冷，硬度。
淬火工艺:W6Mo5Cr4V2钢的淬火工艺见表6-13。
回火工艺:高速钢必须经过三次以上的回火，其原因主要是前次回火冷却过程中残余奥氏体转变成“淬火”马氏体，必须经再次回火才能消除前次回火时产生的组织应力，经三次回火后残余奥氏体体积分数才降到2%3%，硬度达到64HRC以上。
5.2冷作模具材料的选用1.冲裁模模具材料的。
17、选用(1)薄板冲裁模具用钢:薄板冲裁模国内长期以来主要用材有T10A，CrWMn，9Mn2V，Cr12及Cr12MoV钢等。
(2)厚板冲裁模具用钢:一般批量较小时，可选T8A钢，用T8A钢制作模具寿命不高。
对于批量较大的厚板冲裁模可选用W18Cr4V钢或W6Mo5Cr4V2钢制作凸模，用Cr12MoV钢制作凹模。
2.拉深模模具材料的选用对于小批量生产，可选用表面淬。
18、火钢或铸铁;对于轻载拉深模，宜选用碳素钢T10A钢，高碳低合金钢9Mn2V，CrWMn，GD钢，基体钢（65Nb钢）等;对于重载拉深模，可选用高耐磨冷作模具钢Cr12，Cr12MoV，Cr12Mo1V1，Cr5Mo1V，GM钢等。
3.挤压模模具材料的选用传统的冷挤压模模具材料有碳素工具钢T10A钢，高碳低合金钢CrWMn，60Si2Mn钢，高耐磨冷作模具钢Cr12，Cr12MoV。
19、钢，冷作模具用高速钢W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2钢等。
4.冷镦模模具材料的选用凸模必须承受强烈的冲击力，对模具寿命要求不高或轻载的冷镦模凸模可采9SiCr，T10A，Cr12MoV，GCr15，60Si2Mn钢制造；凹模可采用T10A，Cr12MoV，GCr15钢制造;对于重载、高寿命冷镦模，应采用高强韧性、高耐磨性新型模具钢，如012Al，65Nb，LD，LM，18Ni，。
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