冷作模具钢的牌号及应用

HEATS · 发表于 2010-9-12 08:45:17

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    当今，我国常用的冷作模具钢仍是CrWMn 低合金工具钢和Cr12MoV 、Cr12 高合金工具钢等钢材。但由于其碳化物偏析较严重，特别是在模具规格尺寸较大时易造成畸变的方向性和强韧性的降低。现介绍一些国内外新研发的冷作模具钢，供冷镦紧固件模具制造参考。
    •低合金冷作模具钢
    该钢的主要特点是工艺性好，淬火温度低，热处理畸变小，强韧性好，并且有适当的耐磨性。在钢中加铬或锰可提高淬透性，并使钢在淬火和低温回火后保留一定量的残余奥氏体，减少畸变；加入硅或镍可使基体强韧化，并提高回火抗力，在相同硬度下，比其它同类钢有更高的强韧性，加入钼或钒可细化晶粒。表1为低合金冷作模具的化学成分。

表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

; t; E" i3 t5 Z+ D9 I2 L; G* s- j 牌号	% E5 j# f8 M; J5 x8 I C	) _6 ^1 V7 o+ f5 q Cr	" k& \* X) c% `) _, o) @4 [6 v Mo	. g% F* r9 f1 {& b V	! L: c' t. e6 a- a Si	9 t4 ^- o8 m; s9 C Mn	6 `1 \$ e! j/ ~) e1 \|/ b9 w) v Ni	; ~+ c# U( X0 V) _/ { W
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, Y7 _; i7 L5 ~: }8 c5 i% ~ CrWMn	4 Q D6 k6 @# E8 f/ ^3 ? 0.98	# o% i0 X% m) y0 I2 t 1.05	3 \|0 i r5 Q4 f# p ――	9 s1 ]2 S3 M2 I6 a5 g. X3 y ――	5 i$ _" f5 Y2 X% c, o7 ^0 \|! W, ^& A ――	) v3 R" `* c, M% k$ U! R 0.95	7 q" N( \* K8 ?/ k ――	) Z; R t" M4 G) s' L/ M 1.40

    GD 钢(6CrMnNiMoVSi 钢 ) 经900 ℃淬火和200 ℃回火后仍保持适量( 约 15%) 的稳定的残余奥氏体，未溶碳化物均匀细小，有利于减少畸变和提高钢的强韧性，而且GD 钢热处理后畸变量小于CrWMn 钢，用于制作易崩刃断裂的冷冲模 ( 如切料剪刀片等 ) 具有高的使用寿命，硬度60 ～ 61HRC，冲击值145J/cm 2 。
    DS钢经900 ℃淬火和200 ℃回火后有较高的强韧性，硬度59 ～ 60HRC，冲击值210J/cm 2 ，冲击韧度高于6CrW2Si 工具钢。
    •基体钢
    基体钢一般指其成分与高速钢淬火组织中基体化学成分相同的钢。我国研制的一些基体钢，如 65Cr4W3Mo2VNb( 简称65Nb) 钢、65W8Cr4VTi( 简称 LM1) 钢，65Cr5Mo3W2VTi( 简称 LM2) 钢。
　　表 2 为基体钢化学成分。

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

8 Y# R A( v8 s& \ 牌号	2 p: P6 } g0 G% T' s5 b5 B C	* E7 z* j: a& n- f2 f& S Si	* O) @. Y9 F6 ?+ v- h5 r9 { Cr	% w; h* p$ s0 V$ T [ W	' `0 l, \$ A, ]; r Mo	. u) b f( T4 _ V	0 {! M0 X% R5 [/ l" p7 O* V Nb	1 f9 r- ^2 e) N+ Q- D 其它
$ ^& G" W) ?4 n' F 65Nb	! x/ H4 \|4 C5 X 0.65	' L) m7 B; C$ ]6 l ――	% ^: U- Y9 M6 W 4.1	" j5 ^/ R; N( B& O7 n% q 2.75	- R4 }! p5 v1 m( T 2.25	1 ~) `# j/ x3 B9 \|% M6 r 0.95	. d7 {: ^: ~& Y; ?) P 0.25	. P# t9 Q7 P& h ――
) [) I: H5 Q, q: E. N, n LM1	0 c9 P( S6 w" \|, E B8 L# e 0.65	$ {) k& s6 x% K @; }0 r+ b ――	3 s3 E: ]8 `1 \| 4.5	; V! K& S! A3 y) r/ i 8	; ~7 R1 ~( u; W1 @; m' q* } ――	* u" f6 v7 w4 u1 h$ _ 1	9 U" I6 w& j! d0 E4 P7 U& a% b ――	& h1 L; e+ w; ?& q3 g% c) i% j2 z 0.2Ti
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    我国开发的几种基体钢的主要成分相当于高速钢淬火组织中的基体，但含碳量稍高于基体的，以增加一次碳化物量和提高耐磨性，此外，还加入少量的强碳化物形式元素铌或钛，以形成比较稳定的碳化物，阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能。
    LM1 和Cr12MoV 钢的强韧性对比硬度前者62.5HRC，后者61.5HRC，无缺口试样冲击值前者 30J/cm2，后者则只有5J/cm2 。基体钢具有较高的强韧性，广泛用于制作冷挤压、厚板冷冲、冷镦成型模具。65Nb 钢还可用于黑色金属的温挤压模具。
    •韧性较高的冷作模具钢
    为了提高冷作模具钢的韧性，并进一步增加钢的耐磨性，我国研制LD 、ER5 和GM钢等，日本的 TCD 、AOF11 、DC53 钢，美国的 DIE 钢，瑞典的 ASSAB88 钢，奥地利的K340 、K360 。
    这些钢的化学成分有如下特点，适当降低铬含量以改善碳化物偏析，增加钨、钼和钒的含量以增加二次硬化的能力和提高耐磨性，此类钢大都采用较高的淬火温度(1140 ～ 1160 ℃ ) 和1 ～ 3 次高温回火(520 ～ 560 ℃ ) 与Cr12 冷作模具钢比较，有较高的韧性和更好的耐磨性，因而制作的模具有更高的寿命，更适于冲床和多工位冷镦机的使用。
    LD钢的适宜淬火温度为1100 ～ 1150 ℃，回火温度可选530 ℃～ 550 ℃，硬度59 ～ 62HRC，制作冷冲模、落料模、冷镦模等代替Cr12MoV 钢，模具寿命有显著提高。
    ER钢1120 ℃淬火和580 ℃回火三次后，有最佳的二次硬化效果。强度、韧性和抗冲击磨损的能力均优于Cr12钢，适用于制作精密、重载和高速冷冲模具，具有高的使用寿命。
    GM钢由于合金元素与碳的配比适当，具有高的二次硬化能力，1120 ～ 1140 ℃淬火540 ℃两次回火后，硬度可达64 ～ 66HRC ，保证了优异的耐磨性能。GM 钢制作的模具有冲床上使用和制作多工位级进模，使用寿命比Cr12MoV 钢提高数倍，用于制作高强度螺栓滚轮，滚制12.9级 40 ～ 42HRC螺栓，寿命比Cr12MoV 钢提高10倍以上。对GM钢还可以采用1070 ℃淬火，150 ℃两次回火的低温淬火、低温回火工艺，硬度为62 ～ 63HRC，尤其适宜制作冷镦模具使用。

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