冷作模具钢的牌号及应用
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。<BR> •<STRONG>低合金冷作模具钢<BR></STRONG> 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。<P align=center>表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%) </P>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 align=center border=1>
<TBODY>
<TR>
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<P>牌号 </P></TD>
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<P>C </P></TD>
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<P>Cr </P></TD>
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<P>Mo </P></TD>
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<P>V </P></TD>
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<P>Si </P></TD>
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<P>Mn </P></TD>
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<P>Ni </P></TD>
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<P>W </P></TD></TR>
<TR>
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<P>GD </P></TD>
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<P>0.69 </P></TD>
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<P>1.15 </P></TD>
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<P>0.45 </P></TD>
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<P>0.18 </P></TD>
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<P>0.70 </P></TD>
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<P>0.85 </P></TD>
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<P>0.85 </P></TD>
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<P>―― </P></TD></TR>
<TR>
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<P>DS </P></TD>
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<P>0.59 </P></TD>
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<P>1.15 </P></TD>
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<P>0.25 </P></TD>
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<P>0.20 </P></TD>
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<P>0.65 </P></TD>
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<P>0.88 </P></TD>
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<P>0.88 </P></TD>
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<P>0.50 </P></TD></TR>
<TR>
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<P>D1 </P></TD>
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<P>0.95 </P></TD>
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<P>0.50 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>0.20 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>1.20 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>0.50 </P></TD></TR>
<TR>
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<P>CrWMn </P></TD>
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<P>0.98 </P></TD>
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<P>1.05 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>0.95 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>1.40 </P></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P> 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 。<BR> 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。<BR> •<STRONG>基体钢<BR></STRONG> 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。<BR> 表 2 为基体钢化学成分。</P>
<P align=center>基体钢化学成分见表 2 （ W% ） </P>
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<TBODY>
<TR>
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<P>牌号 </P></TD>
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<P>C </P></TD>
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<P>Si </P></TD>
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<P>Cr </P></TD>
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<P>W </P></TD>
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<P>Mo </P></TD>
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<P>V </P></TD>
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<P>Nb </P></TD>
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<P>其它 </P></TD></TR>
<TR>
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<P>65Nb </P></TD>
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<P>0.65 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>4.1 </P></TD>
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<P>2.75 </P></TD>
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<P>2.25 </P></TD>
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<P>0.95 </P></TD>
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<P>0.25 </P></TD>
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<P>―― </P></TD></TR>
<TR>
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<P>LM1 </P></TD>
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<P>0.65 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>4.5 </P></TD>
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<P>8 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>1 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
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<P>0.2Ti </P></TD></TR>
<TR>
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<P>LM2 </P></TD>
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<P>0.65 </P></TD>
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<P>1.0 </P></TD>
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<P>4.9 </P></TD>
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<P>2 </P></TD>
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<P>3.1 </P></TD>
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<P>1.2 </P></TD>
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<P>―― </P></TD>
<TD vAlign=top width=63>
<P>0.2Ti </P></TD></TR></TBODY></TABLE>
<P> 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。<BR> 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。<BR> •<STRONG>韧性较高的冷作模具钢<BR></STRONG> 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 。<BR> 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。<BR> 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。<BR> 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。<BR> 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。</P>
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