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冷作模具鋼有哪些?

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冷作模具鋼有哪些?

發布日期:2018-05-17 作者: 點擊:

冷作模具鋼用于制作工作溫度小于260℃的沖裁、擠壓、镦鍛以及滾絲和拉深等冷變形工件的模具,這類模具的基本性能要求是在熱處理後有高的工作硬度、好的韌性、良好的工藝性能以及高的耐磨性。

1.冷作模具鋼的基本性能

①硬度硬度是模具一個重要的性能指标,其數值與其他性能有一定聯系。一般來說,硬度高,抗壓屈服強度就高,耐磨性也高,但是往往帶來的韌性和塑性的降低。為了保持産品的尺寸和精度,模具熱處理後應有足夠高的硬度。根據模具工作條件的不同,其硬度值可以在54-64HRC之間選擇。對于韌性要求高的可取下限,耐磨性要求高的可取上限,要求強韌性好的可取中值。

随着沖裁速度的提高,沖裁頻率的加快,或者材料變形抗力的增大,冷作模具表面溫度上升很快。因此模具材料應具有工作硬度的保持能力,即組織和性能的穩定性。鋼的硬度及其保持能力,主要取決于鋼的化學成分和熱處理規範。

②耐磨性耐磨性是冷作模具鋼基本性能要求,除影響模具使用壽命外,還影響産品的尺寸精度和表面粗糙度。影響耐磨性的因素很複雜,對于一定條件下工作的冷模具鋼而言,為了得到高的磨損抗力,需要在高硬度馬氏體基體上彌散均勻分布的細小合金碳化物。因此含Cr、W、Mo和V等合金元素的高碳鋼,熱處理後有高手耐磨損性能。在保持硬度的同時,提高鋼的強度和韌性對提高耐磨性也是有益的,少量殘餘奧氏體的存在(<10%)對耐磨性沒有什麼影響,甚至是有益的。降低鋼中非金屬夾雜物含量對耐磨性有利。為了提高模具的耐磨性,常采用各種表面強化方法。

③韌性冷作模具的韌性應根據其工作條件來考慮。例如:受沖擊載荷大的冷墩模,易受偏心載荷的細長沖頭或有應力集中時需要一定的韌性。然而對耐磨性和韌性的要求常發生矛盾。如何尋求其合理配合,是選擇模具鋼和制定熱處理工藝應首選考慮的問題。正确處理,可以獲得均勻而細小的組織,做到強韌性佳配合。

④熱穩定熱穩定性表示模具在使用過程中,工作部位因受熱而保持組織和性能穩定的能力。這對于高速沖裁或劇烈摩擦磨損的冷作模具是很重要的。在這種情況下,模具工作表面溫度往往上升得較高。此時宜選用一些具有二次硬化能力的高合金鋼。

2.新型冷作模具鋼的種類和特性

國内常用的冷作模具鋼牌号很多,除碳素工具鋼外,主要有CrWMn、9SiCr、9Mn2V、6CrW2Si、Cr12和Cr12MoV,有時也可采用60Si2MnA、GCr15C以及W6MO5Cr4V2、W18Cr4V等。列出國内應用較多的新型冷作模具鋼種。按鋼中合金元素含量及具有的基本性能将其劃分為高碳低合金鋼、高速鋼基體鋼.高碳中鉻耐磨鋼以及改良型高速鋼等不同特性的四類。

 ①高碳低合金鋼屬于此類型的有高強韌低合金冷作模具剛剛GD、火焰淬火CH和易切削精密模具鋼8Cr2S等三個鋼号。鋼中含碳量在0.65%-0.85%之間,低于同類老鋼種,主要合金化元素為Cr、Mn、Si和Ni,并用少量強碳化物元素W、Mo、V補充合金化

 這類鋼一般采用淬火、低溫回火,得回火馬氏本基體,彌散分布少量碳化物,這種組織強度高,韌性好,有一定耐磨損性能。常用于工作刃口溫度不高、要求強韌性好的冷擠、冷镦和沖裁模具。

②高速鋼基鋼此類應用較成功的鋼種有65Nb、LM1、LM2、CG2和012A1等。此類鋼具有與高速鋼W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V淬火基體組織相似的化學成分。與高速鋼組織相比,鋼中共晶碳化物數量少,尺寸細小且分布均勻,這樣既保持了高速鋼的高抗壓強度、紅硬性和高耐磨性能,又提高了韌性和抗疲勞性能,實現了強韌性、紅硬性和耐磨性較好地統一。這類鋼主要用于強韌性和耐磨要求高的場合,如加工難變形材料的模具及大型、複雜、受沖擊載荷大的模具。

③高碳中鉻耐磨鋼屬于此類鋼的有120、301、LD、GM和ER5鋼。這些鋼種可視為在高碳高鉻萊氏體鋼的成分基礎上發展起來的一類新型高耐磨鋼。降低了鋼中碳和鉻的含量,以減少共晶碳化物。添加W、Mo、V、Si和N等合金元素,以提高鋼的耐磨性。這類鋼一般經淬火及高溫回火後,具有較強的二次硬化效應和較高的強韌性和耐磨性。主要用于代替Cr12、Cr12MoV及高速鋼模具的應用領域,有較好的技術經濟效益。

④改良型高速鋼屬于此類鋼的有6W6、W9、M2A1和V3N鋼。這類鋼均由用作刀具材料的W-Mo系通用高速鋼演變而來的。在保證原高速鋼紅硬性和耐磨性的同時,通過合金元素的調整或添加一些新的元素,以改善高速鋼的韌性和塑性。M2A1和V3N兩種采用A1、N元素補充合金化,使其具有更優異的紅硬性和耐磨性能,達到含Co高速鋼的性能水平,用作生産批量大的高精度沖裁模和冷擠模具,收到很好的使用效果。

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