冷作模具钢的牌号及应用

HEATS

    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。

表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

2 u9 O6 d5 _" Q, y( ]2 X A. h0 B8 U7 @. I& J4 Y" v! o! X7 I# p2 B; J2 A' {$ N4 r* G- u5 X5 C' T3 N2 c, X( ^2 d3 H* X; v, D) w4 S. n$ [7 X% f2 z& q; K8 g8 X# `2 A D2 _. w ~6 R9 J" K u" t. P8 k! ?# b5 w: p, p8 A9 P( w' G* `# z: j8 l% a5 l \: J( X. @: d7 ]1 v1 ]) |( o" t1 q; E1 q3 f) s! \5 [/ a$ ~3 ?4 _8 V" `8 N: @9 E' R* R# |- D% X6 v" ]% f/ X- \! \3 s' T+ J- }5 b6 q! x) S' h& S7 \' S9 F: q6 q/ X/ f6 j% g- _& B4 B2 m7 X, S( e7 R: A7 {/ m3 Z: L5 N. \; P) S# ]5 y: v3 K `6 w6 I/ p2 z* G" r3 d, D/ {( Y% G& x, H, D; p, Z) V- w2 U g/ {2 ~* u0 n# ^2 z' B, a3 B9 ?8 i1 [0 v8 H% F) ^$ K# L4 ^9 |- F, E9 q0 N( c$ h6 F; |. A* X1 `+ O% V. z% m0 }- E0 x+ h9 v; ^8 @4 r$ D1 g5 x, z& p1 R- u7 [. r H: N9 M3 E/ Q% Q7 W' h' N! Z

Q- ~' @# L5 W, i( ? 牌号	C	Cr	Mo	V	Si	, Z$ H( |& \: @ Mn	Ni	W
" l2 M: R: b6 B( h GD	0.69	1.15	0.45	0.18	M# e1 c$ R; w/ j 0.70	4 S8 D0 a( ?; W q0 z 0.85	0.85	1 Z3 E+ @+ v, ~, O9 R. Z ――
/ Z* l+ U; H( F DS	" B* ?) I, p0 u# W: [1 a 0.59	1.15	0.25	0.20	0.65	0.88	0.88	0.50
D1	/ I2 Q0 D6 K; t 0.95	0.50	' L: c1 S" t4 | ――	& C$ `6 X8 o/ ?9 ` C0 Q 0.20	y7 f1 K' `8 ?" e# S ――	$ C7 _! L; B } 1.20	――	7 E6 r% j! r) l2 Z/ D6 P: c 0.50
CrWMn	0.98	" B' K. g1 D8 U+ Q 1.05	9 O% D* v6 } Z' {1 N ――	――	――	% e2 E& s1 u# I. m 0.95	――	6 y$ o8 F$ U" M H 1.40

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    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。

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基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

' e, ~: g# x; {0 y" _* `9 V, |% p; {. H6 \6 l( a, c* ^; Y' s1 I1 L* b4 |, [8 g0 N6 i3 X% o2 N6 U5 |9 N# W8 R$ }( I" ?& Q4 z* s/ L, ~. r8 F# d2 ~+ W- g& ^, A6 }, |1 U* p. o% t5 F" ^$ h! n6 H7 M2 L3 C9 ~2 y+ H, X4 y9 [8 D0 y p e0 U# i9 _- S$ \6 o8 F+ u3 ~- r6 {9 V2 V+ {+ q" Q" ~, ]! N$ @, f- _" Y0 U; U M) W `$ n% B! j, j/ B0 g. P1 G+ } z. m ?2 @0 k7 i- {* ^4 z8 m! i! S/ M0 @3 w/ | x \9 P/ q. K' p) O3 c- m- M! l' i, I" {+ b' e. R9 M' U) g- y& @" {. t! q4 ], E; w+ T/ o9 q* b

- W) Z& }8 U8 `6 T4 ~2 _9 i 牌号	. u2 z7 {$ _/ t( d& C _ C	Si	Cr	$ G# w8 s) u# z0 | W	, k7 P: b; L8 \( z1 y+ i Mo	V	0 p& ^, I. w, J3 R' o' }: Y9 C Nb	其它
! A1 M" B) `& {' U: N# j) N 65Nb	0.65	――	R8 E+ |% L2 i+ }; o3 o 4.1	2.75	& M, U8 u3 }. m t# [2 U 2.25	0.95	0.25	――
LM1	( l$ [2 n2 z* W; [! Y 0.65	――	4.5	8	0 N4 h/ o4 h$ v; u) u2 V5 F/ P ――	1	――	0.2Ti
LM2	0.65	: {' A# Q" s1 b8 x* T# } 1.0	4.9	, o/ V' E/ |" c. M- g0 P, a% F 2	' K' \$ q. M; s 3.1	1.2	8 M4 M: B% e; _. O1 D0 K* W ――	0.2Ti

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    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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