一、冷作模具鋼 

　　冷作模具鋼包括制造沖截用的模具(落料沖孔模花盐、修邊模垫释、沖頭、剪刀)聪姿、冷鐓模和冷擠壓模碴萧、壓彎模及拉絲模等

　　1.冷作模具鋼的工作條件及性能要求

     冷作模具鋼在工作時.由于被加工材料的變形抗力比較大，模具的工作部分承受很大的壓力末购、彎曲力勤消、沖擊力及摩擦力。因此壕俱，冷作模具的正常報廢原因一般是磨損.也有因斷裂源糖、崩力和變形超差而提前失效的。

　　冷作模具鋼與刃具鋼相比.有許多共同點障浅。要求模具有高的硬度和耐磨性师晨、高的抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行支你、其不同之處在于模具形狀及加I工藝復雜.而且摩擦面積大.磨損可能性大.所以修磨起來困難研神。因此要求具有更高的耐磨化模具工作時承受沖壓力大.又由于形狀復雜易于產(chǎn)生應力集中，所以要求具有較高的韌性旷动；模具尺寸大囊像、形狀復雜.所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性卡竣『堂牛總之，冷作模具鋼在淬透性蝴韭、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些.而在紅硬性方面卻要求較低或基本上沒要求(因為是冷態(tài)成形)够颠，所以也相應形成了一些適于做冷作模具用的鋼種，例如榄鉴，發(fā)展了高耐磨履磨、微變形冷作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等。下面結合有關鋼種選用進一步說明庆尘。

　　2.鋼種選擇

　　通常接冷作模具的使用條件剃诅，可以將鋼種選擇分為以下四種情況：

　　(1)尺寸小巷送、形狀簡單、輕負荷的冷作模具矛辕。例如.小沖頭笑跛，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、T8A聊品、T10A飞蹂、T12A等碳素工具鋼制造。這類鋼的優(yōu)點是翻屈；可加工性好陈哑、價格便宜、來源容易奋肄。但其缺點是：淬透性低轿南、耐磨性差、淬火變形大逃口。因此兴氧，只適于制造一些尺寸小、形狀簡單畴贵、輕負荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷像模等厦冤。

　　(2)尺寸大、形狀復雜幅秉、輕負荷的冷作模具奔豫。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn渠跷、GCr15及9Mn2V等低合金刃具鋼袄洁。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國近年來發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼.可代替或部分代替含Cr的鋼收罢。

　　9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小晤泌、脫碳傾向性比9SiCr鋼小，而淬透性比碳素工具鋼大.其價格只比后者高約30%因此是一個值得推廣使用的鋼種耕姊。

　　但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高桶唐，在生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)有碎裂現(xiàn)象.另外回火穩(wěn)定性較差，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時抗彎強度及韌性開始出現(xiàn)低值茉兰。

　　9Mn2V鋼可在硝鹽尤泽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質中淬火。對于一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具规脸，可采用奧氏體等溫淬火坯约。

　　(3)尺寸大、形狀復雜重負荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼.如Cr12Mo闹丐、Crl2MoV横殴、Cr6WVCr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的卿拴。

　　近年來用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大衫仑、但應指出，此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處.而用它的高淬透性和高耐磨性巍棱。

　　為此.在熱處理工藝上也應有所區(qū)別。選用高速鋼做冷模具時.應采用低溫淬火.以提高韌性爱亡。例如W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290℃穴你。而做冷作模具時，則應采用1190℃的低溫淬火泊铸。又如W6Mo5Cr4V2鋼.采用低溫淬火后可使壽命大大提高乓收、特別是顯著減少了折損率。

　≌咧丁（4)受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具愧棋。如上所述.前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均采用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加切邊樓亮哑、沖裁模等.其對口單薄.使用時又受沖擊負荷作用則應以要求高的沖擊韌性為主罗和。為了解決這一矛盾.可采取以下措施.①降低合碳量.采用亞共折鋼.以避免由于一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；②加入Si.核狰、Cr等合金元素.以提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度(240一270℃回火)這樣有利于充分消除淬火應力使嘰提高.而又不致降低硬度功哮；②加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性潦擅。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr援奢、4CrW2Si；忍捡、5CrW2Si等集漾。3.充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑

　　在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時，一個很突出的問題是鋼的脆性大.使用中易開裂砸脊。為此具篇，必須用充分鍛打的方法細化碳化物.除此之外應發(fā)展新鋼種。發(fā)展新鋼種的著眼點凌埂，應是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數(shù)量栽连。

　　Cr4W2MoV鋼具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等優(yōu)點.并具有較好的回火穩(wěn)定性及綜合力學性能.用干制造硅鋼片沖模等.可使壽命比Cr12MoV鋼提高1～3倍以上但此鋼鍛造溫區(qū)范圍較窄侨舆，鍛造河縣開裂.應嚴格控制鍛造溫度和操作規(guī)認Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低秒紧、淬火變形小、淬透性高.有空淬微變形模具鋼之稱7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼.其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善挨下。

　　二熔恢、熱作模具鋼

　　1.熱作模具的工作條件

　　熱作模具包括錘鍛模脐湾、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸叙淌、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別隶秒。因此會帶來以下兩方面的問題：

　　(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時.其模腔表面溫度可達300～400℃以上熱擠壓陌谘剩可達500一800℃以上媒敲；壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上种功。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低透鹊，在使用中易發(fā)生打垛。為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高共吞，包括高溫硬度和高溫強度召期、高的熱塑變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性铡急。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑编漆，即加入Cr、W径露、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性跌蛔。

　　(2)模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性.每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水摹菠、油雌芽、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻辨嗽，從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復的熱脹冷縮世落，即反復承受拉壓應力作用.其結果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂，稱為熱疲勞現(xiàn)象糟需，由此屉佳，對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說來洲押，影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有：

　∥浠ā①鋼的導熱性。

　　鋼的導熱性高杈帐，可使模具表層金屬受熱程度降低体箕，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導熱性與合碳量有關挑童，含碳量高時導熱性低累铅，所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼。在生產(chǎn)中通常采用中碳鋼(C0.3%5～0.6%)合碳量過低.會導致鋼的硬度和強度下降.也是不利的。②鋼的臨界點影響禽岭。通常鋼的臨界點(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低诉抱。因此.一般通過加入合金元素Cr、W艘励、Si聂闺、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力唆痪。

　　2.常用熱作模具用鋼

　　(1)錘鍛模用鋼咨捕。一般說來，錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用.故對鋼的力學性能要求較高境株，特別是對塑變抗力及韌性要求較高础川；二是錘鍛模的截面尺寸較大(＜400mm)故對鋼的淬透性要求較高，以保證整個模具組織和性能均勻区孩。

　　常用錘鍛樓用鋼有5CrNiMo肖婴、5CrMnMo洞惕、5CrNiW刑嚷、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料竟坛。對特大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為好.也可采用5CrNiTi闽巩、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼担汤。

　　(2)熱擠壓模用鋼涎跨，熱擠壓模的工作特點是加載速度較慢，因此崭歧，模腔受熱溫度較高隅很，通常可達500一800℃率碾。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩(wěn)定性)和高的耐熱疲勞性能為主叔营。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小所宰，常小于70～90mm绒尊。

　　常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼.其化學成分仔粥。

　　其中4CrW2Si.既可做冷作模具鋼婴谱，又可做熱作模具鋼.由于用途不同，可采用不同熱處理方法及苍。作冷模時采用較低的淬火溫度(870—900℃)及低溫或中溫回火處理决太；作熱模時則采用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。

　　(3)壓鑄模用鋼。從總體上看排貌，壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近犬洽，即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠模用鋼相同.如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼投谅。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模.可選用40Cr纪萎、30CrMnSi及40CrMo等；對Al和Mg合金壓鑄模蘑劲，可選用4CrW2Si虹限、4Cr5MoSiV等對Cu合金壓鑄模.多采用3Cr2W8V鋼。

　　近年來.隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用似魄，多采用高熔點的鋁合金和鎳合金.或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲彭薪，用以制造黑色金屬壓鑄模。最近國內外還正在試驗采用高強度的銅合金作黑色金屬的壓鑄模材料作姐。

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