冷作钢的特性

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1、1 冷冲裁模的选材 1.1轻载冲裁模 轻载冲裁模以磨损失效为主，选材时主要依据是冲裁件的批量、硬度、精度及复杂程度等因素所要求的耐磨性和强韧性。如小批量生产可选用 T8A、T10A 钢，中批量生产可选用 CrWMn、9Mn2V 和 GCr15钢，大批量生产可选用 Cr12、Cr12MoV 钢，特大批量生产可选用硬质合金 Y15、Y20。上述钢种，尤其是 CrWMn、Cr12 型等钢的耐磨性较好，但由于碳化物偏析、马氏体脆性大等原因使其韧性差，疲劳抗力低，用作模具常因崩刃、脆断失效（占 45以上） ，寿命不高。防止脆断的途径有二，一是采用细化晶粒，细化碳化物，获得较多马氏体或下贝氏体的强韧化处理

2、工艺；二是改用下列高强韧新型模具钢。 （1）Cr5Mo1V（美国 AISIA2）钢和 Cr6WV 钢。这两种钢与 Cr12MoV 钢相比降碳减铬，碳化物均匀程度改善，其耐磨性略低而韧性较高。它们用于制造大批生产用薄板、中厚板大型冲裁模，其寿命比用CrWMn、9Mn2V 等钢成倍提高。一般采用 950980淬火、200300回火处理工艺。 （2）Cr12Mo1V1（美国 AISID2）钢。此钢是将 Cr12MoV 钢增加 Mo、V 含量至 1左右，可使莱氏体形貌改善，晶粒细化，从而使强韧性提高，耐磨性更好。用它替代 Cr12MoV 钢制造滚丝模、冲裁模可几倍地提高寿命。采用 10001040油冷

3、淬火或空冷淬火、200220回火，硬度为 6061HRC，耐磨性好；若采用 300400回火，硬度为 5658HRC，强韧性高。 （3）6CrNiSiMnMoV （代号 GD）钢。此钢以中高碳和多元少量合金化使碳化物细小均匀，钢材可不锻造。于 870930油冷淬火或空冷淬火，组织中有较多板条马氏体，强韧性很高，在(175230) 2h回火，硬度为 5862HRC，变形小于 CrWMn 钢。它的各种冷热加工性能好，成本较低，适合中小厂使用，用于制造各种易崩刃、脆断的冷作模具，尤其适于细长凸模、大型复杂薄壁凸凹模、中厚板冲裁模及剪刀片等，其寿命比用 CrWMn、GCr15 和 Cr12 型等钢提高

4、十几倍、几十倍。 （4）7CrSiMnMoV （代号 CH）钢。这是一种火焰淬火模具钢，成分与 GD 钢类似，因而也具有高强韧性和良好的各种工艺性能。它于 8201000淬火，硬度均在 60HRC 以上，变形小。它在 900淬火、200回火后，强度和韧性均高于 9Mn2V、CrWMn 和 Cr12MoV 等钢。它适宜于火焰加热空冷淬火，可只淬模具刃口部分。因而简化制造工艺，周期短，成本低，且模具崩刃可焊补。可用于制造薄板冲裁模、整形模和切边模等。 1.2重载冲裁模 重载冲裁模刃口更易磨损，同时易于崩刃、断裂，要求材料既有高耐磨性，又有高强韧性。以往，小批量软料中厚板冲裁模常选用 T8A、9Si

5、Cr 、60Si2Mn 和 6CrW2Si 等钢，其韧性较好，但抗压强度和耐磨性不足；大批生产用重载冲裁模常以高速钢做凸模，以高碳高铬钢做凹模，其承载能力高，耐磨性好但韧性差，寿命并不高。现在趋于选用强韧性好且耐磨的新型模具钢，如 GD、Cr5Mo1V 、Cr12Mo1V1 钢，以及下列新钢种。 （1）5Cr4Mo3SiMnVAl（代号 012Al）钢。此钢由钼高速钢淬火基体成分调整而得。加入 Si、Mn 以进一步强化基体，加入 Al 以细化晶粒。经 1120淬火基本上是板条马氏体组织，未溶碳化物仅占2.3，晶粒度 10 级。回火温度根据硬度要求选择，如 5602h 回火两次，硬度为 5960

6、HRC，有较高的断裂韧性和热疲劳强度，是一种冷热兼用模具钢。若再进行氮碳共渗等表面处理，可进一步提高耐磨性和使用寿命。 （2）7Cr7Mo2V2Si （代号 LD）钢。此钢的含碳量和合金度略高于 012Al 钢，且 V 量较高，既能保持强韧而又具有更高的抗压强度和耐磨性。它于 11001150淬火、530570回火两次，硬度为5862HRC ，变形小。调节回火温度可得到强韧性和耐磨性的不同配合。适于制造各种冷作模具，寿命均有显著提高。 （3）9Cr6W3Mo2V（代号 GM）钢。此钢成分配比合理，符合平衡碳规律，淬火基体中固溶合金元素多，未溶碳化物细小弥散，具有高强韧性、高耐磨性和二次硬化潜力

7、。其淬火、回火温度范围宽，且调节温度可实现强韧性和耐磨性的良好配合。于 1080油淬、540回火两次后，硬度为 65HRC，抗弯强度不低于基体钢，硬度和耐磨性接近高速钢，各项性能指标均显著优于 Cr12MoV 钢。它的各种工艺性能良好。用 GM 钢制造的高速冲床多工位级进模、滚丝模和切边模等比用基体钢、Cr12MoV 钢提高模具寿命 26倍以上。 （4）Cr8MoWV3Si（代号 ER5）钢。此钢的含碳量和合金度比前几种钢有所增高。与 Cr12MoV 钢相比，C、Cr 降低使碳化物细小均匀， Mo、W、V 增高可提高二次硬化能力和耐磨性。因此 ER5 钢的强度、韧性和耐磨性均优于 Cr12Mo

8、V 钢，且各种工艺性能良好，成本适中。于 11201150淬火、520550回火 3 次，硬度为 6465HRC，调节工艺参数可调整强韧性和耐磨性的配合。ER5 钢适于制造大型重载冲裁模、精密冲裁模和冷镦模。用它制造的电机硅钢片冲裁模，其寿命目前为同类模具之最。 用各种高强韧性钢制造的模具，均可通过表面强化处理进一步大幅度提高寿命。用于冷冲裁模的表面处理工艺有氮碳共渗、渗硼、TD 法渗钒、渗铬、气相沉积 TiN 或 TiC、化学镀镍磷合金和电火花熔覆硬质合金等。 2冷挤压模的选材 冷挤压模承受很大的载荷和强烈的摩擦，要求凸模有足够的抗压、抗弯强度以防镦粗、折断；凹模要有足够的抗拉强度和疲劳抗力

9、以防开裂；凸、凹模均要求高耐磨性以延长使用寿命。以往，小批挤压软料的模具，常用 60Si2Mn 钢做凸模、T10A 钢做凹模；中批量生产用复杂模具，常选用 CrWMn、9CrWMn等钢；大批生产用重载模具，常以 Cr12MoV 钢做凹模，以高速钢做凸模。 除 60Si2Mn 钢外，上述钢种在使用中均表现出强韧性不足，凸模易折断，凹模易胀裂。现趋向于选用GD、012Al、LD、GM 和 ER5 等新型高强韧模具钢，以及下列新钢种。 （1）6W6Mo5Cr4V（代号 6W6）钢。此钢系降碳高速钢，碳化物减少，分布均匀，强韧性增高。经11801200淬火、560580回火 3 次，硬度为 6063H

10、RC，强韧而又耐磨。主要用于取代高速钢和Cr12 型钢制造冷挤凸模和冷镦冲头，寿命成倍提高。 （2）6Cr4W3Mo2VNb（代号 65Nb）钢。此钢系基体钢，加入少量 Nb 以细化晶粒，稳定碳化物，减少马氏体中碳量，从而进一步提高韧性。于 10801180淬火、520600回火，硬度为 5962HRC。调节温度可调整强韧性和耐磨性配合。适于制造形状复杂的有色金属冷挤压模，也可用于单位压力不超过2500MPa 的钢挤压模。 （3）6Cr4Mo3Ni2WV（代号 CG2）钢。此钢系调整成分的基体钢，加 Ni 可进一步提高强韧性和热疲劳抗力。淬火温度 11001140，用于冷挤模时可于 52056

11、0回火两次，硬度为 5962HRC；用于温挤、热挤模具时则于 600650回火两次，硬度为 5054HRC。 （4）硬质合金 YG15、YG20 和钢结硬质合金 GT35、TLMW50，其硬度高，耐磨，有一定韧性，寿命很高，但制造工艺复杂，成本高，只用于大量生产的场合。如反挤压钢件的批量不应小于 105 件，反挤压铝件的批量应在 5105 件以上。 钢制冷挤压模根据需要可进行表面强化处理。除前述表面处理工艺外，还可进行硼硫复合渗、硫氮碳共渗等，以改善表面摩擦性能，防止粘着磨损失效。生铁的含碳量是 2%4.3%钢的是 0.03%2%铁在自然界中蕴藏量极为丰富，占地壳元素含量的 5，居地球物质中的

12、第四位。铁元素很活泼，容易与其它物质结合。习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。钢和铁是有区别的，所谓钢铁，主要由两个元素构成，即铁和碳，一般碳和元素铁形成化合物，叫铁碳合金。含碳量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。由铁原子构成的物质叫纯铁，纯铁杂质很少。含碳量多少是区别钢铁的主要标准。生铁含碳量大于 2.0；钢含碳量小于 2.0。生铁含碳量高，硬而脆，几乎没有塑性。钢不仅有良好塑性，而且钢制品具有强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工、抗冲击、易提炼等优良物化应用性能。代号：s；单位： MPa(或 N/mm2) 简介：指金属材料受拉力作用到某一程度时，其变形 (伸

13、长) 突然增加很大时的材料抵抗外力的能力。 b 规定残余伸长应力(屈服强度、条件屈服强度)： 代号：r；单位： MPa(或 N/mm2) 简介：指金属材料在卸除拉呼后，标距部分残余伸长率达到某一规定数值时的 应力；当规定数值为 0.2%时，其代号写成为 r0.2 c 规定非比例伸长应力： 代号：p；单位：MPa(或 N/mm2) 简介：指金属材料在受拉力过程中，标距分非比例伸长率达到某一规定数值时的应力；当规定数值为 0.01% 时,其代号写成 p0.01。 常见术语 硬度 简介：材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力。硬度按测定方法的不同分为以下几种： 布氏硬度： 代号：HBS(淬硬钢球测定)或

14、 HBW(硬质合金球测定)，一般也写成 HB； 单位：无 简介：以一定的负荷，把一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入材料表面，保持规定时间后卸除负荷，测量材料表面的压痕，然后按公式来计算硬度的大小。 洛氏硬度：代号：HR 单位：无 简介：以一定的负荷把淬硬钢球或顶角为 1200 的圆锥形金刚石压入器压入材料表面，然后以材料表面上凹坑的深度来计算硬度大小。 洛氏硬度有多种标尺，常见的有： a.标尺 C：代号 HRC，采用 1471.1N(150kgf) 总负荷和金刚石压入器求得的硬度.它适用于调质钢、淬火钢等较硬材料的硬度测定。 b.标尺 A：代号 HRA，采用 588.4N(60 kgf)总负荷

15、和金刚石压入器求得的硬度.它适用于表面淬火钢、渗碳钢或硬质合金等材料的硬度测定。 c.标尺 B：代号 HRB，采用 980.7N(100 kgf) 总负荷和直径 1.588mm 淬钢球压入器求得的硬度。它适用于有色金属、退火钢、正火钢等较软材料的硬度测定。 表面洛氏硬度： 代号：HR 单位：无 简介：试验原理与洛氏硬度一样。它适用于钢材表面渗碳、渗氮等处理的表面和级薄钢板以及有色金属等硬度的测定。此类硬度也有多种标尺：a.标尺 15N：代号 HR15N，采用 147.1N (15 kgf)总负荷和金刚石压入器求得的硬度 b.标尺 30N：代号 HR30N，采用 294.2N(30 kgf)总负

16、荷和金刚石压入器求得的硬度 c.标尺 45N：代号 HR45N，采用 441.3N(45 kgf)总负荷和金刚石压入器求得的硬度 d.标尺 15T：代号 HR15T，采用 147.1N(15 kgf)总负荷和直径 1.588mm 淬硬钢球压入器求得的硬度 e.标尺 30T：代号 HR30T，采用 294.2N(30 kgf)总负荷和直径 1.588mm 淬硬钢球压入器求得的硬度 f.标尺 45T：代号 HR45T，采用 294.2N(45 kgf)总负荷和直径 1.588mm 淬硬钢球压入器求得的硬度 维氏硬度： 代号：HV 单位：无 简介：以 49.03980.7N 的负荷 ,将相对面夹角为 1360 的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持规定时间后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大小。它适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。维氏硬度尚有小负荷维氏硬度，