冷作模具鋼包括制造沖截用的模具（落料沖孔模盲妈、修邊模、沖頭链愉、剪刀）谐创、冷鐓模和冷擠壓模、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拦吓，模具的工作部分承受很大的壓力寸芦、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此婆仪，冷作模具的正常報廢原因一般是磨損．也有因斷裂惩凉、崩力和變形超差而提前失效的。 

　　冷作模具鋼與刃具鋼相比．有許多共同點纫益。要求模具有高的硬度和耐磨性恒襟、高的抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行揍忍、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．所以修磨起來困難弯疾。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生應力集中，所以要求具有較高的韌性逃糟；模具尺寸大吼鱼、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绰咽」剿啵總之，冷作模具鋼在淬透性取募、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）琐谤，所以也相應形成了一些適于做冷作模具用的鋼種，例如玩敏，發(fā)展了高耐磨斗忌、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旺聚。 

2. 鋼種選擇 

通常接冷作模具的使用條件织阳，可以將鋼種選擇分為以下四種情況： 

（ 1 ）尺寸小、形狀簡單砰粹、輕負荷的冷作模具唧躲。例如．小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用 T7A 敢俭、 T8A 乱孩、 T10A 、 T12A 等碳素工具鋼制造逃口。這類鋼的優(yōu)點是耀即；可加工性好、價格便宜编苛、來源容易藻着。但其缺點是：淬透性低、耐磨性差娜摇、淬火變形大猩僧。因此赖巴，只適于制造一些尺寸小、形狀簡單纲析、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猩刁。 

（ 2 ）尺寸大、形狀復雜农浓、輕負荷的冷作模具新蟆。常用的鋼種有 9SiCr 、 CrWMn 右蕊、 GCr15 及 9Mn2V 等低合金刃具鋼琼稻。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 的鋼饶囚。 

　　9Mn2V 鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比 CrWMn 鋼小帕翻、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萝风。 

　　但 9Mn2V 鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高嘀掸，在生產使用中發(fā)現有碎裂現象．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低值规惰。 

　　9Mn2V 鋼可在硝鹽睬塌、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卿拴，可采用奧氏體等溫淬火衫仑。 

（ 3 ）尺寸大、形狀復雜重負荷的冷作模具堕花。須采用中合金或高合金鋼．如 Cr12Mo 、 Crl2MoV 枚从、 Cr6WV Cr4W2MoV 等稳荒，另外也有選用高速鋼的。 

　　近年來用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大榛狮、但應指出很防，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。為此．在熱處理工藝上也應有所區(qū)別嫡靠。 

　　選用高速鋼做冷模具時．應采用低溫淬火．以提高韌性志凿。例如 W18Cr4V 鋼做刃具時常用的淬火溫度為 1280-1290 ℃。而做冷作模具時杂飘，則應采用 1190 ℃的低溫淬火疏形。又如 W6Mo5Cr4V2 鋼．采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率触咧。 

〔 4) 受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具衩凤。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唤邻。而對有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等．其對口單钡Ы省．使用時又受沖擊負荷作用則應以要求高的沖擊韌性為主泵三。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 ．衔掸、 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．而又不致降低硬度烫幕；②加入 W 等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性敞映。常用的高韌性冷作模具用鋼有 6SiCr 较曼、 4CrW2Si ；驱显、 5CrW2Si 等诗芜。 

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．使用中易開裂埃疫。為此伏恐，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)展新鋼種的著眼點栓霜，應是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數量翠桦。近年來國內研制并推廣以下幾種新鋼種、如表 4.11 所示胳蛮。 

　　Cr4W2MoV 鋼具有高硬巨争萎、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，鍛造河縣開裂．應嚴格控制鍛造溫度和操作規(guī)認 Cr2Mn2SiWMoV 鋼淬火溫度低迄岸、淬火變形小谍售、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。 

二苗泰、熱作模具鋼 

1. 熱作模具的工作條件 

　　熱作模具包括錘鍛模学掉、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)金屬相接觸莲轮、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別姐阎。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 ℃以上熱擠壓募戎模可達 500 一 800 ℃以上浦匾；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 ℃以上制私。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低涝填，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摹菠，包括高溫硬度和高溫強度盒卸、高的熱塑變抗力骗爆，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑蔽介，即加入 Cr 摘投、 W 、 Si ．等合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性虹蓄。 

（ 2 ）模腔表層金屬產生熱疲勞（龜裂）犀呼。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、油薇组、空氣等介質冷卻模腔的表面外臂。因此．熱模的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮律胀，即反復承受拉壓應力作用．其結果引起模腔表面出現龜裂宋光，稱為熱疲勞現象，由此炭菌，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罪佳。一般說來，影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有： 

①鋼的導熱性位满。鋼的導熱性高锉择，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性些脐。一般認為鋼的導熱性與合碳量有關沟脓，含碳量高時導熱性低，所以熱作模具鋼不宜采用高碳鋼盘肺。在生產中通常采用中碳鋼（ C0.3%5~0.6% ）合碳量過低．會導致鋼的硬度和強度下降．也是不利的稠臣。 

②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點（ Acl ）越高．鋼的熱疲勞傾向性越低灾纱。因此．一般通過加入合金元素 Cr 础川、 W 、 Si 肌蝶、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力狂篇。 

2. 常用熱作模具用鋼 

（ 1 ）錘鍛模用鋼毙琴。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岗屏，特別是對塑變抗力及韌性要求較高辆琅；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这刷。 

　　常用錘鍛樓用鋼有 5CrNiMo 婉烟、 5CrMnMo 娩井、 5CrNiW 、 5CrNiTi 及 5CrMnMoSiV 等似袁。不同類型的錘眼模應選用不同的材料洞辣。對特大型或大型的錘鍛模以 5CrNiMo 為好．也可采用 5CrNiTi 、 5CrNiW 或 5CrMnMoSi 等昙衅。對中小型的錘鍛模通常選用 5CrMnMO 鋼扬霜。 

（ 2 ）熱擠壓模用鋼，熱擠壓模的工作特點是加載速度較慢而涉，因此著瓶，模腔受熱溫度較高，通程湎兀可達 500 一 800 ℃材原。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。對 ak 及淬透性的要求可適當放低献凫。一般的熱擠壓模尺寸較小猎递，常小于 70~90 mm 。 

常用的熱擠壓模有 4CrW2Si 晴灿、 3Cr2W8V 及 5 ％ Cr 型等熱作模具鋼．其化學成分如表 4.16 所示杉漓。 

　　其中 4CrW2Si ．既可做冷作模具鋼，又可做熱作模具鋼．由于用途不同社芳，可采用不同熱處理方法沐喘。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；作熱模時則采用較高的淬火溫度（一般為 950 一 1000 ℃）及高溫回火處理肢构。 

（ 3 ）壓鑄模用鋼抢却。從總體上看，壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近踪钞，即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗力為主在贸。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。但又有所不同如對熔點較低 Zn 合金壓鑄模．可選用 40Cr 泼司、 30CrMnSi 及 40CrMo 等绑莺；對 Al 和 Mg 合金壓鑄模，可選用 4CrW2Si 惕耕、 4Cr5MoSiV 等對 Cu 合金壓鑄模．多采用 3Cr2W8V 鋼纺裁。 

　　近年來．隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用，多采用高熔點的鋁合金和鎳合金．或者對 3Cr2W8V 鋼進行 Cr-Al-SI 三元共滲司澎，用以制造黑色金屬壓鑄模欺缘。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。

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