冷作模具钢的工作条件和性能要求_2

　　

　　　　苏州东锜精密模具材料有限公司是一家集模具钢材销售、配套机加工、热处理、PVD 涂层处理和产品失效分析服务为一体的公司。以中国制造 2025 为纲领，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针。立足苏州，走向全国。

　　

　　

　　

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　　　　冷作模具钢包括冲压模具(落料和冲压模具、切边模具、冲头和剪刀)、冷镦模具、冷挤压模具、弯曲模具和拉丝模具等。

　　

　　　　1.冷作模具钢的工作条件和性能要求

　　

　　　　冷作模具钢工作时，由于被加工材料的变形阻力大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。因此，冷作模具的正常报废原因一般是磨损，有些模具由于断裂、挤压力和变形超差而提前失效。

　　

　　　　与刀具钢相比，冷作模具钢有许多共同之处。模具要求具有高硬度、高耐磨性、高抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行。不同之处在于模具形状复杂，加工工艺复杂，摩擦面积大，易磨损，维修和磨削难度大。因此，要求具有较高的耐磨性。模具工作时承受较大的冲压压力，由于其形状复杂，容易产生应力集中，所以要求有较高的韧性。模具尺寸大，形状复杂，所以对淬透性要求较高，不易变形和开裂。总之，冷作模具钢对淬透性、耐磨性和韧性的要求高于切削工具钢，但对红色硬度的要求较低或基本没有(因为是冷成形)，因此相应地形成了一些适合冷作模具的钢种，如高耐磨性、微变形冷作模具钢和高韧性冷作模具钢。钢种的选择将在下面进一步解释。

　　

　　　　2.钢种的选择

　　

　　　　一般来说，根据冷作模具的使用条件，钢种的选择可分为以下四种情况:

　　

　　　　(1)冷作模具，尺寸小，形状简单，重量轻。例如，用于切割钢板的小冲头和剪刀可以由碳工具钢制成，例如T7A、T8A、T10A和T12A。这种钢的优点是:切削性能好，价格低，易得。但其缺点是淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此，它仅适用于制造小尺寸、简单形状和轻负载的工具，以及不需要深硬化层和保持高韧性的冷成型模具。

　　

　　　　(2)大718材质尺寸、复杂形状、轻载荷的冷作模具。常用钢包括低合金切削工具钢，如9SiCr、CrWMn、GCr15和9Mn2V。这718报价些钢在油中的硬化直径一般可达40毫米以上。其中，9Mn2V钢是我国近年来开发的无铬钢，可替代或部分替代含铬钢。

　　

　　　　与CrWMn钢相比，9Mn2V钢碳化物不均匀性和淬火开裂倾向小，脱碳倾向小，淬透性比碳素工具钢高，9SiCr仅比碳素工具钢高30%左右，是一种值得推广使用的钢。

　　

　　　　但是，9Mn2V钢也有一些缺点，如冲击韧性低，在生产和使用中发现开裂现象，回火稳定性差，回火温度一般不超过180℃，200℃回火时开始出现抗弯强度和韧性低的现象。

　　

　　　　9Mn2V钢可在具有温和冷却能力的淬火介质中淬火，如硝酸盐和热油。奥氏体等温淬火可用于一些有严格变形要求和低硬度要求的模具。

　　

　　　　(3)大尺寸、复杂形状、重载的冷作模具。中合金或高合金钢，如Cr12Mo、Crl2MoV、cr6vcr4w2mov等。，也使用高速钢。

　　

　　　　近年来，使用高速钢作为冷作模具的趋势越来越大，但应该指出的是，此时，它不再利用高速钢独特的红色硬度，而是利用其高淬透性和高耐磨性。因此，热处理工艺应该有所不同。

　　

　　　　选择高速钢作为冷模时，应采用低温淬火来提高韧性。例如，当W18Cr4V钢用作刀具时，常用的淬火温度是1280-1290℃。冷作模具制造时，应在1190℃淬火。另一个例子是W6Mo5Cr4V2钢。低温淬火后，使用寿命可大大延长，尤其是损失率可显著降低。

　　

　　　　(4)具有冲击载荷和薄刀距的冷作模具。如上所述，冷作模具前三种钢的使用性能要求主要是高耐磨性，因此采用高碳过共析钢甚至丛林钢。但是，对于一些冷作模具，增加了切边底板和冲裁模，它们的对应物很薄，当它们在使用过程中受到冲击载荷时，它们应该主要要求高冲击韧性。为瑞典进口718解决这一矛盾，可采取以下措施:①降低碳含量，采用亚折叠钢，避免钢的韧性因一次碳化物和二次碳化物而降低；②加入硅、铬等合金元素，提高钢的回火稳定性和回火温度(240-270℃回火)，有利于充分消除淬火应力，提高硬度，而不降低硬度；②加入钨等难熔碳化物形成元素，细化晶粒，提高韧性。高韧性冷作模具常用的钢有6SiCr和4CrW2Si。，5CrW2Si等。

　　

　　　　3.如何充分发挥冷作模具钢的性能潜力

　　

　　　　当Cr12型钢或高速钢用作冷作模具时，一个突出的问题是钢在使用中易脆裂。因此，碳化物必须通过完全锻造来精炼，并且应该开发新的钢种。开发新钢种的重点应是降低钢的含碳量和碳化物形成元素的量。近年来，我国开发并推广了以下新钢种，如表4.11所示。

　　

　　　　Cr4W2MoV钢具有高硬度、高耐磨性和良好的淬透性，具有较好的回火稳定性和综合力学性能。用干法制造硅钢冲压模具，使用寿命比Cr12MoV钢提高1~3倍以上，但该钢的锻造温度范围窄。和县在锻造过程中出现裂纹。锻造温度和操作规程应严格控制。公认cr2mn 2 si mov钢淬火温度低，淬火变形小，淬透性高。7W7Cr4MoV钢是淬火后变形小的模具钢，可替代W18Cr4V和Cr12MoV钢。其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性大大提高。

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