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各種冷作模具鋼材的性能及特點介紹
各種冷作模具鋼材的性能及特點介紹
      1、低淬透性冷變形模具鋼這類鋼以碳素工模具鋼尤以高碳絡鋼GCr15和9Cr2Mo等為主：其中以GCr15軸承鋼和9Cr2Mo來制作各種成型軋輪和制作冷軋輥為代表，GCr15鋼具有良好的耐磨性，但淬透性差，淬火變形大，作為小型冷軋輥(φ≤200m/m)可采用整體加熱或整體高溫900—950℃快速加熱，淬火冷卻用鹽水→油，控制工件在鹽水中的冷卻時間而后經(jīng)200—220℃回火，輥表面硬度控制在Rc60—62之間，能獲得較高的使用壽命，如硬度Rc≥62以上易造成輥表面在軋制時產(chǎn)生表面剝落，用GCr15所制的各種成型軋輪可用堿浴等溫淬火或用二硝、三硝溶液淬火，控制在溶液中的冷卻時間，取出空冷或油冷能使軋輪獲得表面高硬度變形小的效果。
隨著加工工業(yè)的發(fā)展，材料改制工業(yè)大量的發(fā)展，相應的各種高速多輥軋用鋼9Cr2Mo何德國軋輥鋼86CrMoV7有必要在工業(yè)方法上
要有新的突破，要在強韌化處理上作文章，在采用新的軋輥用鋼也要有新的突破。目前在高速軋機的工作輥何傳動輥有采用D2(Cr12MOv；Cr12Movco)和5H12(5Cr5MovSi)等。作者認為要根據(jù)接觸擠壓疲勞應力和摩擦磨損的觀點去選用工作輥的材料，同抗斷帶來事故的能力去選用傳動輥的材料。
2、低變形變形模具鋼1)Mn-Cr-W系，這是各國通用的綜合性能優(yōu)良的代表鋼種，以CrMn為代表鋼。此鋼具有熱處理變形小，耐磨性能較高的特點，具有較高的淬透性和韌性。用CrWMn鋼制作的模具鋼，如采用合理的熱處理工藝，控制和調(diào)節(jié)好，淬火時造成的熱應力和組織應力，減少變形完全可以替代工廠常用的Cr12制作的落料模具鋼。2)Mn系，9Mn2V是我國作為CrWMn，9CrSi等的代用鋼，可用于制造冷沖模、落料模、剪刀、彎曲模。3)SiMnMo系石墨鋼，特點是含Si量高，在強烈的石墨化元素Si的作用下，部分碳是石墨化狀態(tài)存在，使鋼具有自潤作用，具有較高的抗咬合性，良好的切削性和耐磨性，熱處理變形小，尺寸穩(wěn)定。SiMnMo鋼，用于制作表面質(zhì)量要求嚴格的彎曲、拉伸、整形沖模能顯著提高沖件的質(zhì)量。
3、高耐磨微變形冷變形模具鋼以Cr12Mov型為代表，100114dzmgz這是國內(nèi)外*廣泛采用的高性能冷變形模具鋼。Cr12Mov是改進Cr12鋼，碳含量過高，造成嚴重的大塊狀碳化物不均勻的缺點。Cr12Mov鋼的特點是具有高的耐磨性、淬透性，是微變形冷沖裁模，冷鐓模的主要材料目前一般工廠中仍廣泛使用Cr12鋼，改材料具有高的硬度，高耐磨性，高淬透性，尤其是熱處理后變形微小，鉗加工時銼削性能好，在用于沖裁成型模、拉伸模等模具鋼上仍獲得廣泛使用。但Cr12材料得嚴重碳化物不均勻和形成大塊狀碳化物得分布，成為模具鋼在使用中造成崩韌、開裂、折斷過早失效得根源。根據(jù)作者的實踐經(jīng)驗，如一些落料沖模具鋼使用貝氏體和殘奧加碳化物的混合組織，使用壽命將有明顯提高。如表2所示為落料模Cr12材料采用下貝氏體等溫處理與普通淬火處理的使用次數(shù)比較表。
4、高強度冷變形模具鋼通常有高速鋼W18Cr4和W6Mo5Cr4v2組成。用于冷擠壓沖模和重載荷冷鐓沖模，中厚鋼(10-25m/m)沖孔沖頭和直徑小于5—6m/m的小沖頭。如鏈條內(nèi)外片沖孔用的小沖頭，采用高速鋼經(jīng)低溫加熱淬火的熱處理工藝。W18Cr4V(1220℃-1250℃加熱淬火)，W6Mo5Cr4V2(用1170℃-1190℃)經(jīng)低溫加熱淬火處理的模具鋼有高的塑性變形抗力，有高的硬度和耐磨性；有足夠的刃性，實踐證明經(jīng)低溫淬火的沖頭，可顯著地提高壽命，大大減少沖頭折斷事故。
5、高強韌性冷變形模具鋼有些冷擠模和冷鐓模需承受高的強度和高的沖擊韌性，而普通的高速鋼和高碳鉻剛制件易于脆斷或折斷，模具鋼需要有高的強韌配合，具體分為兩類：
1)將碳高速鋼：將W系或Mo系的高速鋼含碳量降低為0.5—0.6%，增加處理后鋼的韌性。如6W6Mo5Cr4V2,具體熱處理工藝為淬火加熱溫度1160—1180℃，冷卻后經(jīng)550—570℃三次回火，硬度為Rc60-63，用于冷擠壓沖頭或冷鐓沖頭可成倍的提高使用壽命。
2)基體鋼：基體鋼是改善高速鋼韌性的另一個途徑，與高速鋼相比，基體鋼的過剩碳化物很少，碳化物的顆粒細小，分布均勻所以沖擊韌性、疲勞強度均好于高速鋼，同時保持了好的耐磨性。我國研制成功并推廣應用的基體鋼。如65Nb、CG-2、012Al(如表3所示)。
以上三種基體鋼適於形狀復雜，沖擊負荷較大，韌性要求高的冷變形模具鋼。其他還有些特殊的模具鋼，如易切削冷模鋼8Cr2S(8Cr2MnMovS),除于塑料模具鋼較多。
3)高強韌耐磨的新型模具鋼7CrMo2V2Si，簡稱LD。
LD是以美國**鋼為基礎，調(diào)整了合金元素量
而研制的強韌耐磨鋼。此鋼的過剩碳化物量少，且尺寸細小，而奧化體的合金化程度高，LD經(jīng)1100℃加熱淬火后，奧化體的合金度和Cr12Mov經(jīng)1050℃加熱淬火，奧化體的合金化程度接近，同時固溶強化和二次強化，效果較顯著。對于模具鋼需承受沖擊載荷和要求強韌性高的模具鋼，可較大幅度的提高使用壽命。作者曾在自行車鏈條的內(nèi)外片落料模使用過LD料，壽命比Cr12模具鋼可提高1-3倍取得可喜的經(jīng)濟效果。如表4所示的為LD、P18(高速鋼)Cr12Mov機械性能比較表。
LD材料不僅用于落料沖載模還是沖頭，在耐磨性和抗崩韌開裂，抗折斷性都比較滿意，值得推廣使用。
6、抗沖擊冷變形模具鋼材
 主要以CrW2Si系型和60Si2Mn鋼，用于抗沖擊模具鋼和韌具(以剪刀、刀片為主)這類鋼的特點是過剩碳化物少，組織結(jié)構均勻。因含多元合金，固溶強化和回火后碳化物彌散強化較好，具有高強度、高韌性、高沖擊疲勞抗力。用于風動工具、沖剪工具和大中型沖鐓模。缺點是抗壓能力低、熱穩(wěn)定性差、淬火變形難控制。對于CrWzSi系鋼，作剪刀時(如5CrW2Si)應盡量用高溫加熱淬火，以使馬氏體形態(tài)有所變化，使強韌性有大提高，這點作者在實際工作中取得很好效果。

編   輯：日加金屬制品（上海）有限公司技術部
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