冷作模具钢的牌号及应用

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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。 0 T' Q4 ?1 c/ P" T8 }" X0 S

表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

4 b/ f1 O3 {# W6 C; J. Z6 \: C" ]& Z7 ~' X% E+ |" z0 |. y) R) i" z7 B+ K" x* O6 Z. G( O# I$ e9 | n) P* N4 h% w$ w: Y) } Y* P! V; c. s5 H) p, N4 m6 u0 r. B) N5 l* v. G+ I1 r) Y0 M4 U2 y! r" R; \& @/ q2 j8 Y) h5 T7 U8 |% s5 ~) q# S5 V1 n& [0 c" N M; D5 r$ o: Y+ ]& \' C' p7 |3 a$ ^0 s: _. K/ P5 A' e+ c9 ~+ p1 s8 L0 V/ T; z/ Y5 v3 ?8 o3 Q0 n4 i& A+ o" k9 A7 o$ @3 R$ T( \( y0 E3 g0 Q) {+ A4 ]# Y9 [ }+ F- Y+ C7 U3 i0 }0 c$ L& Q4 X9 G' X% w k" b8 N) H9 J# q- d8 w+ i2 K- m. B$ ~+ ^ y3 L4 y8 a \; w) G" Z, E, f, s6 |3 {! G( R. D& @; i9 Q# u r1 F+ C0 ^ d7 u8 v/ E. g! v i8 q# J8 w( F# g; S9 d7 |4 P7 u0 u2 J/ W' A& B+ v( B7 P A" i6 X; t& a- h) W1 p6 U( E6 J) R9 b% c1 F* W( w- ?! H% N' V+ Z5 c$ T

牌号	( i& [4 p1 m" p/ i, {2 w2 P C	Cr	. h4 b j) {- g6 g# [ Mo	8 @5 t* n" m; C% `1 n* ]# e V	Si	9 D: ]; V: h* Q% w- @ Mn	Ni	W
# w) k: n8 H2 v2 r) { GD	( C$ l. u, i5 ^- p 0.69	0 |( V% p+ D& K% M3 R: J0 e T 1.15	# ^- c4 o3 N7 b; s* m G 0.45	0.18	4 E) l' u) c$ }5 Q2 H1 U 0.70	- A* G, J% d, v8 I6 m' ~3 i 0.85	0.85	――
DS	- y }* ? I7 f: _5 _ 0.59	1.15	8 P0 o0 q& Z2 Z v8 e 0.25	9 ?; Q. y0 N2 b 0.20	0.65	0.88	0 g. F) |; o' \% R& `7 U: A 0.88	, }- G. I+ _: Q* l4 B1 i 0.50
D1	0.95	0.50	――	3 i/ r {' L" S" |; p 0.20	――	) q0 U* u' a& ~" W9 w. _ 1.20	――	. t7 P# \) q0 S& i4 l+ M) m8 B3 r1 i r 0.50
CrWMn	0.98	6 {* S0 `3 Z, I5 | 1.05	) K% g: X" z( `4 [( ^+ c ――	――	2 Z# V; G2 B7 H ――	3 |! p+ C4 ]/ n6 J4 t9 o# D( y 0.95	! p: C* z% t8 N" a1 O H ――	+ k& c5 `; K6 G' M# X 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。

% g: G( }% m* V

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

. ^7 S, E8 ]/ @7 ^) |1 b1 l; |: ~8 U T# V- c/ G' b) S4 w+ b. L2 y* |5 r0 M2 j2 J: Y1 k6 |% ~) w+ m, Y. G! }0 c; ]; |8 _/ v# Q+ T0 { c4 y& j- p# z% H6 S3 d1 ^, q E2 T6 j9 c, l1 @7 X) M% X4 v; i Q9 E! ]1 l# B7 |2 O7 S. _. U9 Q7 y" |! l0 r+ z* v; Y3 o3 U6 d, c& h. P+ u6 F. Z* |$ F' U4 T. c h% q0 o7 n4 M) [0 N4 V# b7 b$ j/ T6 y! ]$ H9 o- W* \: c% ^# a0 e9 g* S- O( J1 t! O, H( y S7 @- R8 t5 Z1 Z0 o% A( a4 J0 g# v7 [. X' n0 T* x7 G& i/ C! \) d2 p+ M# ]6 C2 O: n" l$ m' S5 M7 i' l2 [: ?" k) w) }* q2 j

牌号	& o9 a% M0 |5 y& z$ e8 S C	+ A7 ~7 z5 V4 j5 A) L( e5 U Si	Cr	W	Mo	x% Z- z0 o2 n( S L: P! X$ N- f V	Nb	其它
65Nb	/ Y6 m: K$ ]' o7 D+ m 0.65	' S. w& J2 w0 q ――	4.1	2.75	2.25	0.95	3 u$ N3 m2 K9 w/ ]* K( y 0.25	& j3 _4 h+ X* B* K; v$ d( d R8 w ――
( `* f1 D) z3 f LM1	4 W6 v* k. @( ^( M; V4 { 0.65	; }( C8 z1 a% ~ ――	4.5	1 H* e" q! l3 _6 U! l; S& D6 V5 H 8	――	1	/ n/ m: `+ e E ――	0.2Ti
LM2	3 V4 H$ l) ?- ~' Q0 L0 l% l' o7 D 0.65	/ u! p( w: Q7 p' [6 Y5 x, K 1.0	: D* ~" q1 @! x9 ?" ^" z* | 4.9	! k- H+ x9 N( b 2	# j- G2 |: S# T 3.1	: r! a8 C6 ~: z* S# n 1.2	――	+ L) C2 }- Q) H 0.2Ti

    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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