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。

表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

/ A" d) X: b2 p& ~6 e6 i% V& R0 E8 v5 w+ a5 K. t# d- p( H, _1 n- [( g, V4 ^' T: [5 \: y2 V7 U' S/ g; G; v' c& F0 \0 u! h5 e( Y% B- Q8 O* s/ G8 T% b: G. d) I& x3 F9 C7 h& l( w% s0 ~" X* e7 T+ x, C2 F4 e9 L( t# G3 h$ l( `0 J) U# ]2 g( ]6 A e# w: R) W6 m* j6 c* J! r1 U# N0 G& B- {# V4 ^) y' L6 ?! ], R1 m |4 d( {. w Q/ w6 f2 B8 V* r7 x+ L3 [$ h( [7 G& o& s; [: U; l; f5 K3 R2 D, [( U* z- y s. b' ^2 ^! q# W; |7 b U4 V0 K) N, s6 p C) A, {$ B7 f) N7 H* g4 g6 f9 z' x, h& J/ H" r* ^+ l( w: Z7 w/ {3 y7 i q+ [! m& M) M$ \) M, u) U8 p4 d1 j" g/ X0 N3 o ^7 Q8 F$ j+ e8 ~+ i4 }: z0 G L- y7 v1 i* C9 w0 y2 l6 g4 ^* K: t5 @9 l% ^) L* j0 {/ J6 J* A" ~% `' b( j! h! v; ~1 b/ X( O# B* _

4 _0 f; R6 I8 K; d# S9 @" T 牌号	C	9 I# O1 b! y+ R3 @- O Cr	' }/ r5 g) Y; z" U# A) X* O Mo	y0 K+ g( ~$ c8 w- E0 p9 T V	5 ]4 Q y1 w6 \; O% T' J* a1 |* E2 J Si	Mn	, a) w3 v9 J& J3 J: ^. B Ni	W
GD	0.69	. h1 \0 d+ c# g- f 1.15	0.45	0.18	$ a W, _& a4 o" U! _4 ? 0.70	+ D. G* u( @7 p; n 0.85	! H' ?" M: Z+ T# J" o) r& j 0.85	3 f( N [: u7 Q1 D ――
DS	0.59	1.15	0.25	4 d% h" A' a9 R5 W' D& | 0.20	0.65	0.88	0.88	# m& b- \0 f. l/ v 0.50
D1	6 q0 ?3 }/ X+ M: g 0.95	7 J' J' f! Y7 X( a: o5 i9 V 0.50	――	) `0 j5 x8 ]7 i5 k/ I 0.20	――	1.20	――	0.50
9 k2 p9 _) g7 Z% c CrWMn	c; D- }# R, c+ E# K2 Y 0.98	1.05	" Q U6 W7 U5 ]2 V/ F$ x/ i ――	6 W d/ { U9 F5 | ――	: w0 X& ^! G4 n3 F- d, q& } ――	# o% i2 \5 D" A, K3 q2 S6 Q 0.95	: K+ i6 q+ r2 h% i5 Q ――	3 b% N- G; Z0 Z! i* e! M1 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。

Y) Q* G9 F/ q# o/ W

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

( {5 N/ H% A# e- n: `( j0 X& o0 L) \/ q5 [6 p5 e9 k! T% T- W: b! o4 s' s# m4 j1 ?& L4 k% A: v1 J2 Q% C7 ^" `' `1 X5 L8 D, n' p9 o& l7 R; Q$ `% `; X' J* @3 j9 w+ z+ {6 c- m0 r, u! {! E* @& B1 ~: U( d- [* H W' @# K. J$ x. F* ?% x5 k; @! s- [) W5 n/ L" ~( ?/ Y$ N9 h5 o3 S. o8 A+ F; u0 J/ \" N$ Z8 `; y! e8 m5 F' b. J( s2 X$ Q4 a8 ]- N6 U8 F& M# v0 S) g$ u( x0 e2 h! e' b5 A s7 Z2 h* @$ j$ }- ~! v7 P: O, x2 O4 O1 N3 d& ]' i3 e* S9 l: ^2 v# z# T0 y1 K* a. w8 ? ^4 k% \7 s& V( L! M3 D# q- v, S

7 S d8 u' W+ H' Y6 R+ h$ X+ d 牌号	C	5 k; s3 G3 i7 k) ?, V Si	( S w0 h- I& O! ]& J9 \ Cr	& A1 H) T. T/ l" j9 n+ j2 G W	1 J" G4 K' N5 l$ B: g Mo	^# @ E. D- E9 p0 }7 o8 c( R V	4 e/ o0 J& O- i m# q1 v$ b Nb	9 [, [2 F1 D" ~/ `; k7 e# X* R 其它
- B( p$ ]1 X& M& \) E: ?4 a 65Nb	( \2 z( K+ Z$ b( Q5 A) C 0.65	8 D7 ]7 ?" t4 H3 x. H3 ]8 q ――	( ^& q! f c. J3 O/ I/ B. g 4.1	2.75	2.25	5 e, g0 A# x r4 w3 N/ L& I 0.95	0.25	――
LM1	9 \' U& p/ X# e! Y 0.65	k& F! ~7 i: I4 P3 ~ ――	4.5	8	: J3 ^2 o. a6 Y; E- n% B. a# _7 J ――	1 d( `' S: ^+ j, x 1	――	0.2Ti
LM2	+ ~* U5 k8 \/ b" O- w2 G 0.65	% ]9 e4 C: d+ I6 x) X! a 1.0	1 ^; q1 p8 T" z9 }! y 4.9	* @9 l; r( T) W: @3 {" }' M 2	9 j9 Q+ m8 N0 S$ n* x 3.1	; d( n, S+ x9 Q5 x0 G 1.2	――	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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