冷作模具钢的牌号及应用

HEATS · 发表于 2010-9-12 08:45:17

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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%)

0 r# ?2 s1 v+ K l 牌号	" O" M/ \; ~0 j% Q3 E: V! X C	) N( Q% c# o% O) P# L" J Cr	. u) ~: R \|# h* I6 H Mo	. H- C% N: w) X& b( m V	: L) J0 v) A; E% D' W Si	- Q* ^7 M/ K1 k- c( \' c9 a Mn	) E" `4 X& ^: I/ q: z+ S- Z Ni	4 B8 ^/ }2 u7 X: ~% d W
. A7 \|; p$ b: }* d; ~3 S GD	# {3 m1 _% X/ {, G 0.69	9 I- A* N2 o3 y6 F 1.15	, l. }. H$ u0 c- {7 Z" ~6 j- c% ] 0.45	+ m; h/ Q$ N! G1 N2 l7 {* E, D 0.18	6 ^' Q" w1 d- _! k8 V$ x3 } 0.70	1 F3 ?; n; \|: I& T 0.85	6 H/ B0 e+ x9 f- g9 w 0.85	% k W' m \|# \$ i# x9 r5 H9 g ――
. O+ n' \6 b/ g4 H1 g DS	b3 M$ u; `, I6 C. g- n 0.59	- U( F) ]. T" x- ? 1.15	. I1 a E/ h4 I& W 0.25	0 ?& J9 z# p% E# x 0.20	/ `7 P) ?1 y7 K 0.65	; N3 o$ \|# U! X& G4 J/ W6 Z 0.88	% r* `: H3 v: M. x8 }: }$ l) i& b( `5 q 0.88	8 @* A. U: `! N3 j 0.50
, L I( k- W/ y9 C9 ~* E/ j: I D1	I' r# R: D& P" N- [ 0.95	0 _/ l& D6 X3 b& m) y 0.50	. Y8 Y" @3 `% P ――	8 W) H6 [, G3 N4 k$ ^( {, d 0.20	$ n$ E. ]6 Y( V* f! ~! P ――	# J: t- R( C, e* l4 q" v# W. @ 1.20	t1 S8 t; n/ Y! e" h ――	/ w4 p+ a$ ?7 v5 i$ \+ z 0.50
: H6 ^1 X! ^3 C& F* N1 ] CrWMn	! K# w" D6 T; M# i# ] 0.98	. N5 b, R( ^" b/ P& \|+ R 1.05	4 C7 v. ?, F% k ――	$ r8 J! C4 V& n2 m+ [$ \& f3 g ――	% I6 p5 Z e. { ――	: U6 f8 V" {2 F 0.95	9 H* Y: x/ ~" a# a ――	3 h. B7 ]% S4 r2 \|& {! X+ t 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。

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

' K! {6 C' g8 K 牌号	+ o7 u, T3 R: k4 w, z! I C	3 p% j/ _0 H+ P9 v' e Si	0 A, I! ^ G+ ]9 A, F7 n4 m Cr	( V ~( H1 f3 j W	# o/ i7 m* U: I' F5 \$ J Mo	* q9 p# g: m. Q' @: G1 T8 P6 @3 e V	* \|8 E" i" @! X2 M3 Q e Nb	/ l/ r( D/ s+ O- r: a: l 其它
7 D' U/ r( c) g) ^; i7 y0 G" ?4 H 65Nb	+ r/ d( j5 X1 { 0.65	# c' h) I# P/ W ――	6 A0 k6 J. r( l; A" u f 4.1	9 z9 d' o. o6 H 2.75	4 O! J1 d3 I+ F- R- T 2.25	+ L8 ~) C# D+ b! f: \|* [, K 0.95	9 P! Z$ I. C7 Z$ ` 0.25	2 X2 B/ Y0 D8 a. j ――
3 w! C( X- b' B8 @1 `$ z/ B8 k LM1	. }3 [2 S' a+ o4 V 0.65	7 v7 K7 X6 w" \|- i ――	) J2 _. j/ p6 e; \( o6 S. ` 4.5	) O+ ^& D+ N' H. J9 } 8	9 R" b5 I/ O6 o' k7 [' U% s ――	/ L Q1 i; X0 B! m% d7 ?+ _% d 1	) z* ?4 k1 O1 i$ t; p$ I& k ――	& y5 F" d# ]% Y4 c, I6 f 0.2Ti
' [$ x% m* A% V! g9 I7 n LM2	- O6 u }2 Y5 g9 b 0.65	. Y$ W9 G; t# }! \$ ]8 z 1.0	5 W; {$ {: ?9 d( u 4.9	) Y. K0 x& p+ \|5 A3 C; s, o2 r( f 2	- n: C3 y. Q+ F6 i% }% X$ P 3.1	& G' K2 k5 h! i- n 1.2	) \/ d! g4 r3 W+ _$ S" n( y ――	/ ]( [9 ^# I+ a$ z. Q 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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