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一、冷作模具材料
冲剪模具材料

7 E1 A' N3 E2 L' j2 h( _/ H( Q

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
直 剪 刃 ) w2 r0 x2 _1 _4 l  (长剪刃)	薄板(＜3mm)	MnCrWV	T8A、9CrWMn	57～60
	中板(3～10mm)	9SiCr	T10A、5CrWMn	56～58
	厚板(＞10mm)	5CrW2Si	5SiMnMoV	52～56
	及不锈、耐热薄板	Cr12MoV	-	57～59
圆 剪 刃   (圆盘剪)	薄板	9SiCr	Cr12MoV	57～60
	中板	5CrW2Si	-	52～56
	硅钢片	Cr12MoV	-	57～60
成型剪刀	圆钢(一般)	T8A	8Cr3、Cr12MoV	54～58
	(小型高寿命)	6W6Mo5Cr4V	-	58～60
	型钢	5CrW2Si	5CrNiMo	52～56
	废钢	5CrMnMo	5CrMnMoV	48～53
穿孔冲头	薄板、中板	T10A	T8A、60Si2Mn	54～58
	厚板	5CrW2Si	6CrW2Si	52～56
	奥氏体钢薄板	Cr12MoV	W18Cr4V	58～60
	高强度钢板	65Nb	6W6Mo5Cr4V	58～60
	偏心载荷	55SiMoV	5SiMnMoV	57～60

冲裁模模具材料
! N  Q5 [. x/ _6 w4 R

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
精冲模	-	Cr12MoV	Cr12	61～63(凹模)
		Cr4W2MoV	W6Mo5Cr4V2	60～62(凸模)
轻载冲裁模 ! ~" s) ?1 L" E(＜2mm)	＜0.3mm软料	T10A	T8A	56～60(凸模)   e0 s% P/ _1 v" _" b; v7 @8 @5 l37～40(凹模)
	硬料箔带	MnCrWV	CrWMn	62～64(凹模)
	小批量、简单形状	T10A	Cr2	48～52(凸模)
	中批量、复杂形状	MnCrWV	9Mn2V	58～62
轻载冲裁模 (＜2mm)	高精度要求	Cr2 MnCrWV	CrWMn 9 |7 T8 v0 P2 z9CrWMn	(易脆折件56～58)
	大批量生产	Cr12MoV Cr6WV	Cr4W2MoV	-
	高硅钢片(小型、中型)	Cr12 8 ?' B* w6 z: x8 l  KCr12MoV	Cr12MoV	-
	各种易损小冲头	W6Mo5Cr4V2	W18Cr4V	59～61
重载冲裁模	中厚钢板及高强度薄板	Cr12MoV # P% Z9 U. v8 E$ A% Y% NCr4W4MoV	Cr6WV	54～56(复杂) 56～58(简单)
	易损小尺寸凸模	W6Mo5Cr4V2	W18Cr4V	58～61

成形模模具材料
" U+ ]' D4 v$ U/ R1 g( c& K# c. `

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
轻载(拉延模) * U# H/ A$ `8 F. @* b(拉深模)	简单圆筒浅拉深	T10A	Cr2	60～62
	成形浅拉深	MnCrWV	9Mn2V,CrWMn	60～62
	大批量用落料或拉延复合模(普通材料拉伸)	Cr12MoV	Cr6WV	58～60
重载拉延模	大批量小型拉延模	SiMnMo	Cr12	60～62
	大批量大、中型拉延模	Ni-Cr合金铸铁	球墨铸铁	45～50
	耐热钢、不锈钢拉延模	Cr12MoV(大型)	1	65～67(渗氮)
		CrW5(小型)	GT-15	64～66
弯曲、翻边模	轻型、简单	T10A	9CrWMn	57～60
	简单易裂	T7A		54～56
	轻型复杂	MnCrWV		57～60
	大量生产用	Cr12MoV		57～60
	高强度钢板及奥氏体钢板	Cr12MoV		65～67(渗氮)
大中型弯板机通用模具	互换性要求严格、形状复杂	5CrMnMo	5CrNiMo	42～48

冷精压模模具材料

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
平面精压模	有色金属	T10A	Cr2	59～61
	钢件	Cr12MoV	9	59～61
刻印精压模	有色金属	V	9Cr2	58～60
	钢件		Cr12WMoV
	不锈钢等高强度材料	6W6Mo5Cr4V,65Nb	5CrW2Si
立体精压模	浅型腔	Cr2	GCr15,9Cr2	60～62
	复杂型腔	Cr6WV	～	56～58
		5CrNiMo	5CrW2Si	54～56
		9Cr2	5CrMnMo	57～60

冷挤压模模具材料
! Y4 o- T2 w- u! P. a' h7 L

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
轻载冷挤压	铝合金(单位压力＜1500MPa)	Cr2(小型)	MnCrWV	60～62
		Cr6WV(中型)	Cr12MoV	56～58
重载冷挤压	钢件(单位压力1500～2000MPa)	6W6Mo5Cr4V(凸模)	W6Mo5Cr4V2	60～62
	钢件(单位压力2000～2500MPa)	Cr12MoV(凹模)	65Nb,CrWMn	58～60
		W6Mo5Cr4V2(凸模)	W18Cr4V	61～63
模具型腔冷 挤压凸模	一般中、小型	9SiCr	Cr2、T10A	59～61
	大型复杂件	5CrW2Si	-	59～61(渗碳)
	复杂精密件	Cr12MoV	Cr6WV	59～61
	成批压制用	65Nb	6W6Mo5Cr4V	59～61
	高单位压力(＞2500MPa)	W6Mo5Cr4V2	W18Cr4V、Cr12	61～63

3 a* x. `& O* m# H



) G6 M) e+ I" w6 V; Z[ 本帖最后由 corrugator 于 2006-10-21 21:08 编辑 ]

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冷镦模模具材料的选用

模具类型及零件名称			工作条件	推荐选用的材料牌号		硬度(HRC)
				中、小批量生产 . k4 @# E; A9 k  @/ `" ?(＜10万件)	大量生产 * P. w- y: n8 S(＞20万件)
冷作镦头(凹模)	开口模整体模块		轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	T10A、MnSi	表面59～62，心部40～50
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15	CrWMn、GCr15	表面＞62，心部＜55
	闭合模	整体 模块	轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	-	表面59～62，心部40～50
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15	-	表面＞62，心部＜55
		嵌镶模块模芯	重载荷、形状复杂的大、中型模具	Cr6WV、Cr4W2MoV	YG15、YG20或YG25、YE65、YE50	58～62
				(Cr12MoV)		58～62
				W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2		＞62
				基体钢		58～62
		嵌镶模块模套	重载荷、形状复杂的大、中型模具	42CrMo、40CrMnMo 4Cr5W2VSi + D1 |, O% C" x9 @: [2 p+ P4Cr5MoVSi 4Cr5MoV1Si	六角螺母冷镦模T7A、T10A	48～52
					钢球、滚子冷镦模GCr15、CrWMn
冷作冲头(凸模)			轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	-	58～60
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15		60～61
			重载荷	Cr6WV、 Cr4W2MoV	YG15、YG20、YG25、YE65、YE50 + Q! w/ f& x' p% [(另附模套)	56～64
				( Cr12MoV)		56～64
				W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2		63～64
				6W6Mo5Cr4V		56～64
				基体钢		56～64
切裁工具			-	T10A、Cr4W2MoV、(Cr12MoV)、W6Mo5Cr4V2	-	切断刀片：60～62、63、64～65 滚切刀：61～63、60～61、62～64
顶出杆			冲击钢荷较大、要求韧性高的	6W6Mo5Cr4V2、T7A	-	57～59
			中等冲击负荷要求韧性和耐磨性都好	9CrWMn、CrWMn		＜60
			冲击负荷不大，但要求高耐磨性的	W6Mo5Cr4V2		62～63

  
注：1.有括号的牌号，不推荐采用，尽量采用代用钢号。
          2. 基体钢系指：6Cr4Mo3Ni2WV、65Cr4W3Mo2VNb。
    冷滚压模模具材料

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
搓 丝 板	≤M20	9SiCr	Cr12MoV	58～61
滚丝模及 4 k5 D! r* e' R滚齿纹模	一般	Cr12MoV	Cr6WV	58～61
	螺距＞3mm		9SiCr	56～58
	梯形螺纹、齿纹		-	54～56
成型滚压模	型材校直辊，无缝金属管轧辊等	9Cr2	Cr2	61～63

  
4 Y" Q9 ^" |) m/ ^0 D4 i8 N    拉拔模模具材料
4 l7 N0 P5 x- I0 }9 a& b

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
钢管、圆钢冷拔模	强烈磨损、咬合及张应力作用 ; p8 B# U  p" d/ u8 i% a) j- a% U2 n特殊形状规格	T10、Cr2、45 ) C6 G) L" D9 ]8 V6 \2 V& b Cr12MoV	石墨钢 Cr12	(碳氮共渗淬火) . [1 P; _7 Y1 d  J, G+ F1 v4 }! I! ?61～63(渗硼淬火) 40～45(心部) 61～63(表面)

  
     粉压模模具材料

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
粉末冶金压模	简单凹模	Cr12MoV	W18Cr4V	62～64
	复杂凹模	3Cr2W8	-	64～66(渗氮)
	简单凸模	Cr12MoV	MnCrWV	58～62
	复杂凸模	Cr6WV	Cr2	54～56
	一般型芯	W6Mo5Cr4V2	M18Cr4V	60～62
耐火材料压模	模板	20Cr Cr12MoV	(渗碳)	60～62 2 c1 n) N4 L) [% I2 x  E. p60～62
陶瓷压模	简单	Cr2	T10	-
	复杂	Cr12MoV	CrWMn、Cr12	58～62

  
     塑料模模具材料
9 X1 \7 i1 a1 S: l: G

模具名称	使用条件	推荐使用钢号	代用钢号	工作硬度(HRC)
胶 木 模	冷压型腔	20Cr	20、DT1、40Cr	52～56(渗碳)
	小型切断型腔	T10A、9Mn2V	T7A、MnCrWV	54～58
	大、中型模具	12CrNi3A、5CrMn	5CrNiMo	52～56
注 塑 模	冷压型腔	20Cr	20、DT1、40Cr	52～56(渗碳)
	高强度塑料	T10A、9Mn2V 12CrNi3A / ~" h8 G8 r' k7 [5CrMnMo	T7A、MnCrWV 5CrNiMo	54～58 ' {* T4 l% t0 M/ v/ o52～56
	软质塑料	T7A、40Cr	12CrNi3A	28～32
强磨损塑料模	玻璃	Cr12MoV	Cr12	60～62
	云母粉、石英砂	5CrW2Si
	填料	(渗碳)

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冷冲模模具材料的选用举例及其硬度要求:
    冲裁模模具材料的选用举例及其硬度要求

模具类型	工  作  条  件	推荐选用的材料牌号		硬度(HRC)
		中、小批量生产	大量生产	凸模	凹模
硅钢片 $ [- c9 q1 |5 k; C6 x+ T冲模	形状简单，冲裁硅钢薄板厚度≤1mm的凸、凹模	CrWMn、Cr6WV、(Cr12)、(Cr12MoV)	YG15、YG20或YG25硬质合金；YE50或YE65钢结硬质合金(另附模套，模套材料可采用中碳钢或T10A)	60～62	60～64
	形状复杂，冲裁硅钢薄板厚度≤1mm的凸、凹模	Cr6WV、(Cr12)、Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV、(Cr12MoV)
钢板落料、冲孔模	形状简单，冲裁材料厚度≤4mm的凸、凹模	T10A、9Mn2V、9SiCr、GCr15	YG15、YG20或YG25硬质合金；YE50或YE65钢结硬质合金(另附模套，模套材料可采用中碳钢或T10A)	薄板(≤4mm): 58～60 厚板:＜56	薄板(≤4mm): 60～62 厚板:＜56
	形状复杂，冲裁材料厚度≤4mm的凸、凹模	CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、Cr6WV
	冲裁材料厚度＞4mm，载荷较重的凸、凹模	(Cr12)、(Cr12MoV) Cr4W2MoV Cr2Mn2SiWMoV 5CrW2Si	同上，但模套材料需采用中碳合金钢
冲头	轻载荷(冲裁薄板，厚度≤4mm)	T7A、T10A、	-	φ＜5mm: 6 r, e2 V) t& p) hφ＞10mm: 52～56； 56～60	-
	重载荷(冲裁薄板，厚度＞4mm)	W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 6W6Mo5Cr4V
剪刀 % y9 n: |0 O) g(切断模)	剪切薄板(厚度≤4mm)	T10A、T12A、9Mn2V、GCr15	+	45～50； 2 Y# o( s* s( D  ~2 ^% |/ E5 t54～58	-
	剪切薄板的长剪刀	CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、GCr15、Cr2Mn2SiWMoV
	剪切厚板(厚度＞4mm)	5CrW2Si、Cr4W2MoV、(Cr12MoV)		60～64
修(切)边模	形状简单的	T10A、T12A 9Mn2V、GCr15	-	56～60	58～62
	形状较复杂的	CrWMn、9Mn2V、Cr2Mn2SiWMoV

  
注：表中有括号的牌号，因铬含量高不推荐采用，可用Cr6WV或Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV等牌号代替。
* I8 K! f" q7 k4 W% j' G* b   弯曲模(压弯模)模具材料
0 d  m$ C9 f( x1 K: }. R

工  作  条  件	推荐选用的材料牌号		硬度(HRC)
	中、小批量生产	大量生产	凸模	凹模
一般弯曲的凸、凹模	T7A、T10A 9Mn2V、GCr15	-	54～58	56～61
载荷较重、要求高度耐磨的凸、凹模	Cr6WV、(Cr12)、(Cr12MoV) Cr4W2MoV

  
' a! p% \0 L. r! M 注：表中有括号的牌号，因铬含量高不推荐采用，可用Cr6WV或Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV等牌号代替。
    冲模工作零件的材料选用与热处理要求：
; i* o3 z- ^& P4 _, K" Y

模具类型	凹凸模使用条件	选用材料	热处理(硬度)HRC
冲裁模	冲件厚度t≤3mm,形状简单，批量中等	T10A(9Mn2V)	凸模  58～60
			凹模  60～62
	冲件厚度t≤3mm,形状复杂或冲件厚度t＞3mm	GCr15	凸模  58～60
			凹模  62～62
	要求寿命长	W18Cr4V,120Cr4W2MoV,W6Mo5Cr4V2	凸模  60～62
			凹模  61～63
		GW50	69～72
		YG15,YG20	～
	加热冲裁	3Cr2W8,5CrNiMo,6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)	凸模  48～52
			凹模  51～53

  
9 P$ i3 r1 _3 }. {+ H# ]    冲模工作零件用料及热处理要求--弯曲模
6 O, n) @2 [6 l& i6 x3 x

模具类型	凹凸模使用条件	选用材料	热处理(硬度)HRC
弯曲模	一般弯曲	T10A	56～60
	形状复杂，高耐磨性	Cr12,Cr12MoV,CrWMn	58～62
	要求寿命特长	GW50	64～66
		YG10,YG15	～
	加热弯曲	5CrNiMo,5CrNiTi	52～56

  
3 O6 m. l8 q# C# U, l. d$ B    拉深模的材料选用与热处理要求
9 M5 W: r5 {: \5 ~6 _, O6 I1 ]

凸模、凹模、凸凹模使用条件	材料选用	热处理(硬度)HRC
一般拉深的凸模和凹模	T10A	凸模  58～62
		凹模  60～64
多工序拉深级进模的凸模和凹模	Cr12,Cr12MoV	凸模  58～62
		凹模  60～64
要求耐磨的凹模	Cr12,Cr12MoV	凹模  62～64
	YG10,YG15	～
冲压不锈钢材料用拉深凸模	W18Cr4V	凸模  62～64
冲压不锈钢材料用拉深凹模	YG8,YG15	～
材料拉深时加热，凸模和凹模	5CrNiMo,5CrNiTi	52～56

  
" i0 g! t6 I0 i6 o" F1 s9 n    大型拉延模的材料选用与热处理要求
# B6 c$ j# r! I

凸模、凹模、凸凹模使用条件	材料选用	热处理(硬度)HRC
中小批量生产	QT600-3	197 ～ 269HB
大批量生产	镍铬铸铁 　 钼铬铸铁 . |& I: Y' h8 e% f* y6 i) X/ e　 钼钒铸铁	40 ～ 45 55 ～ 60 50 ～ 55

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常用冷作模具材料的性能比较

材料类别	材料牌号	标准号	性  能  比  较
			耐磨性	韧 性	切  削 ' Z! T3 y5 {! k9 P加工性	淬火不 变形性	回火稳 7 k- x; |# y' i) _: P3 u定性	淬硬深度
碳  素 : l. M6 g' P) u( K, h工具钢	T7	GB1298-86	差	较好	好	较差	差	水淬(15～18)mm 油淬(5～7)mm
	T10		较差	中等	好	较差	差
	T12		较差	中等	好	较差	差
合  金 工具钢	9SiCr、Cr2	GB1299-85	中等	中等	较好	中等	较差	油淬(40～50)mm
	9Mn2V		中等	中等	较好	较好	差	油淬≤30mm
	CrWMn		中等	中等	中等	中等	较差	油淬≤60mm
	9CrWMn		中等	中等	中等	中等	较差	油淬(40～50)mm
	Cr12		好	差	较差	好	较好	油淬≤200mm
	Cr12MoV		好	差	较差		较好	油淬(200～300)mm
	Cr4W2MoV		较好	较差	中等		中等	φ(150×150)mm可内外淬硬达60HRC空淬(40～50)mm
	6W6Mo5Cr4V		较好	较好	中等	中等	中等	较深
	SiMnMo	YB/Z10-76	较好	中等	较好	较好	较差	较浅
轴承钢	GCr15	YB9-88	中等	中等	较好	中等	较差	油淬(30～35)mm
高  速 % k8 x3 D4 c& ?( J5 u工具钢	W18Cr4V	YB12-77	较好	较差	较差	中等	好	深
	W6Mo5Cr4V2		较好	中等	较差	中等	好	深
基体钢	6Cr4Mo3Ni2WV	-	较好	较好	中等	中等	好	深
	65Cr4W3Mo2VNb	-	较好	较好	中等	较好	中等	空淬≤50mm 油淬≤80mm
普通硬质合金	YG3X	YB849-75	最好	差	差	不经热处理，无变形	最好，可达(800～900)℃	不经热处理，内外硬度均匀一致
	YG6			差
	YG8、YG8C			差
	YG15			差
	YG20C、YG25			差
钢结硬质合金	YE65(GT35) YE50(GW50)	-	好	较差，但优于普通硬质合金	可机械加工	可热处理，几乎不变形	好	深

  
! e, l; t+ o2 {6 }% T5 J9 C    冷作模具钢按工艺性能分组

组 别	名 称	钢 号
Ⅰ	低淬透性冷作模具钢	T7A、T8A、T10A、T12A、V、MnSi、Cr2、9Cr2、CrW5
Ⅱ	低变形冷作模具钢	9Mn2V、9Mn2、CrWMn、MnCrWV、9CrWMn、SiMnMo*
Ⅲ	微变形冷作模具钢	Cr6WV、Cr12MoV、Cr12、Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV
Ⅳ	高强度冷作模具钢	W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V
Ⅴ	高强韧冷作模具钢	6W6Mo5Cr4V、CG2、65Nb
Ⅵ	抗冲击冷作模具钢	40CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si、60Si2Mn、5CrNiMo、5CrMnMo、5SiMnMoV、9SiCr

  
% [, C* x& N! B. C    注: SiMnMo石墨钢目前仅美国列为标准钢号，由于具有优良的抗咬合能力和耐磨性，欧、美已有许多特殊钢厂列为基本钢号，有普及的趋势，我国已列为推荐用钢。   
1 J& R' l$ s/ b2 W   拉深模具材料的选用  

零件 ) ~" L$ I' M: M/ u; u0 d名称	工作条件		推荐选用的材料牌号			硬度(HRC)
	制品 3 h' z; `  z6 d$ |1 j类别	拉深材料	小量生产 / T, J& B( a; N: G/ _(＜1万件)	中批量生产 $ V9 X: k$ V( J8 q$ L" N1 ^(＜10万件)	大量生产 (1百万件)	60～64
凹模	小  型	铝合金或 铜合金	T10A、GCr15 : C. X2 Y: L9 W* v3 ~9 ]3 o% mCrWMn 3 C# C( K  h9 Z  z8 Q; }9CrWMn	CrWMn、9CrWMn ' t2 d! A6 |9 s4 [  {Cr6WV	Cr6WV、 0 N3 y7 b8 W# E- b0 z/ T$ B2 z) l2 ^2 M; fCr4W2MoV Cr12MoV
		深冲用钢
		奥氏体不锈钢	T10A(镀铬) + s5 _$ Z6 A- ?) r+ h3 {3 t6 I4 e/ ?铝青铜QAl9-4	( _5 v& [% @8 }Cr6WV(氮化)	Cr4W2MoV(氮化) * {! g+ h; c. C2 _, nCr12MoV(氮化) YG类硬质合金⑥ ( C" q* t0 ?5 W9 a钢结硬质合金⑥
	大、中型⑤	铝合金或 . }! k  |7 n+ t5 j0 R' l铜合金	低合金铸铁①	低合金铸铁① 0 z8 H& I6 L9 }* y镶嵌模块： 8 m8 U: v1 N8 m. f) `Cr6WV④   K1 n7 a5 ^: J! {Cr4W2MoV④	镶嵌模块： / Q% r0 _# v" h& [7 x6 RCr6WV④ Cr4W2MoV④
		深冲用钢
		奥氏体不锈钢	低合金铸铁② 镶嵌青铜：铝青铜④QAl9-4	镶嵌模块： Cr6WV(氮化)④ / y; u' _7 z4 ?( Y! U; }/ E- BCr4W2MoV(氮化)④ 铝青铜QAl9-4④	镶嵌模块： 1 J+ P& j; u3 gCr6WV(氮化)④ ! ?& O3 w7 \$ G+ X6 I$ j  l+ r3 vCr4W2MoV(氮化)④ Cr12MoV(氮化)④ W18Cr4V(氮化)④
冲头 (凸模)③	小  型	9	T10A & L  S- i/ k% h7 I" b! B; Q8 U40Cr(渗碳)	T10A 2 D+ V7 |# S- Y/ H3 s9 tCr6WV	Cr6WV、 ) Z9 r1 j# j' H* v4 rCr4W2MoV   O. O4 R! V  e2 O% K  M6 a! K2 YCr12MoV	58～62
	大、中型⑤	9	低合金铸铁②	CrWMn、9CrWMn	Cr6WV、 Cr4W2MoV ' O. h. d. n* q  @  f# x4 f& H* ]Cr12MoV
压边圈	小  型	9	T10A CrWMn ! V3 L/ G% n, e7 E0 V1 @9CrWMn	T10A ! E  x! M* ?5 ^5 fCrWMn # p, k3 b& C% V4 h2 P  w9CrWMn	T10A 5 ^9 b7 z/ j* M  I- Q* ]/ FCrWMn   N4 `' R- x8 T3 Z9CrWMn	54～58
	大、中型⑤	9	低合金铸铁①	低合金铸铁①	CrWMn 8 `4 L0 p1 C- i$ m0 F: h, ]+ ]9CrWMn

① 合金铸铁成分：C3%、Si1.6%、Cr0.4%、Mo0.4%，摩擦面进行火焰淬火。
! ^7 l. g2 B; G4 |5 {/ Q' U  ② 合金铸铁成分同，仅是摩擦面火焰淬火到＜420HB
3 M2 f# {/ }; G$ f: `- }  ③ 冲头材料，除合金铸铁外，最好镀铬。
2 U7 I3 Z! ?2 L; P0 Q  ④ 镶嵌模块材料，镶嵌于经火焰淬火的低合金铸铁中。
0 ~1 H1 {3 ~% f1 T  O  ⑤ 大、中型制品系指外径及高度＞200mm者。
  ⑥ 硬质合金模坯外面必须镶套，模套材料可采用中碳钢或中碳合金钢。

corrugator

冷镦模模具材料的选用

模具类型及零件名称			工作条件	推荐选用的材料牌号		硬度(HRC)
				中、小批量生产 (＜10万件)	大量生产 1 t( U+ H% h# X: t7 B  ](＞20万件)
冷作镦头(凹模)	开口模整体模块		轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	T10A、MnSi	表面59～62，心部40～50
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15	CrWMn、GCr15	表面＞62，心部＜55
	闭合模	整体 5 R* O' J* }2 p7 R: Y+ u4 a模块	轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	-	表面59～62，心部40～50
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15	-	表面＞62，心部＜55
		嵌镶模块模芯	重载荷、形状复杂的大、中型模具	Cr6WV、Cr4W2MoV	YG15、YG20或YG25、YE65、YE50	58～62
				(Cr12MoV)		58～62
				W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2		＞62
				基体钢		58～62
		嵌镶模块模套	重载荷、形状复杂的大、中型模具	42CrMo、40CrMnMo ! m! U2 ~- c+ \4Cr5W2VSi 4Cr5MoVSi 4Cr5MoV1Si	六角螺母冷镦模T7A、T10A	48～52
					钢球、滚子冷镦模GCr15、CrWMn
冷作冲头(凸模)			轻载荷、小尺寸	T10A、MnSi	-	58～60
			轻载荷、较大尺寸	CrWMn、GCr15		60～61
			重载荷	Cr6WV、 Cr4W2MoV	YG15、YG20、YG25、YE65、YE50 (另附模套)	56～64
				( Cr12MoV)		56～64
				W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2		63～64
				6W6Mo5Cr4V		56～64
				基体钢		56～64
切裁工具			-	T10A、Cr4W2MoV、(Cr12MoV)、W6Mo5Cr4V2	-	切断刀片：60～62、63、64～65 滚切刀：61～63、60～61、62～64
顶出杆			冲击钢荷较大、要求韧性高的	6W6Mo5Cr4V2、T7A	-	57～59
			中等冲击负荷要求韧性和耐磨性都好	9CrWMn、CrWMn		＜60
			冲击负荷不大，但要求高耐磨性的	W6Mo5Cr4V2		62～63

  
2 D2 k% M1 a) N3 \      注：1.有括号的牌号，不推荐采用，尽量采用代用钢号。
          2. 基体钢系指：6Cr4Mo3Ni2WV、65Cr4W3Mo2VNb。

corrugator

二、热作模具钢
/ j( W1 O+ P3 \1 s4 y热作模具钢分类
* |4 o7 X3 H% d& e7 Q7 l    热作模具有锤锻模、压力机锻模、压铸模、热挤压模、热剪切模等。热轧辊也可归入此类。
6 d1 V' t) e0 P2 P    热作模具工作条件比冷作模具更加苛刻，受冷热反复作用，因此对模具钢的性能要求更高。
    热作模具钢大体可分为高韧性和高耐热性两类。高韧性模具钢大多用于热锻模；对于大型锤锻模，可选用在5CrNiMo基本成分上适当增加Cr、Ni、Mo、V含量的钢种。高耐热性模具钢可按工作温度的不同要求来选用。对于在500～650℃使用的模具，可选用在Cr系、
# A: x7 p" s1 z" y; I    模具钢基础上适当增加Mo、V等二次硬化元素的钢种，如3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V等新型模具钢。对于700℃以上使用的模具，可选用奥氏体耐热钢，也可选用节镍的CrMn系或CrMnNi奥氏体钢添加Mo、V等元素的钢种。近年来发展的高铬(含Cr质量分数8%～13%)的CrNiMoV系模具钢，可提高钢的晶界抗氧性能，减少因晶界氧化而形成微裂纹。
& b6 ?3 u5 |' s" ~常用热作模具用钢举例

模具类型	工作条件	推 荐 用 钢
锤锻模	整体模具		5CrMnMo，5CrNiMo，4CrMnSiMoV，5Cr2NiMoV
	镶块		4Cr5MoSiV1，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V，4CrMnSiMoV
压力机锻模	整体模具		5CrNiMo，5CrMnMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，3Cr3Mo3W2V
	镶拼模具	镶块	4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSiV，4Cr5W2SiV，5Cr4W2
		模体	5CrMnMo，5CrNiMo，4Cr2MnSiMoV
热顶锻模	-		3Cr2W8V，5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，5CrNiMo
高速锤锻模			5CrNiMo，4Cr5MoSiV1，4Cr5MoSi
热挤压模	轻金属及其合金、钢及其合金的凹模、冲头、管材挤压芯棒、穿孔芯棒等		5CrNiMo，3Cr2W8V，3Cr3Mo3W2V,5Cr4Mo2W2SiV，4Cr5MoSiV，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1
温热挤压模	-		W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V，6Cr4W3Mo2VNb
热剪切模	-		5CrNiMo，4CrMnSiMoV，4Cr5MoSiV1，6W6Mo5Cr4V，W6Mo5Cr42
中、小型热轧工作辊	-		60CrMo，50CrNiMo，50CrMnMo，9Cr，70Cr3Mo，60CrNiMo，60CrMn

  
0 G8 K! _! I8 @0 g+ G. y高韧性热作模具钢
; N6 J/ u) O: g$ O2 Z  ?  常用的高韧性热模钢在合金工具钢标准中列入的有5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV三种，试用较好的钢号有5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi、3Cr2WMoVNi等。
  这类钢主要用于各种尺寸的锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模等。锻模在工作中承受很大的冲击截荷；在锻造过程中，模具型腔与很高温度的锻坯接触，模具工作面温升常达300～400℃，有时局部可达500～600℃；模具型腔与很高温度的锻坯打后，又受到反复冷却，即在急冷急热条件工作；模具型腔与变形金属发生相互摩擦，即工作面受到热磨损。这就是锻模的工作条件，正是这种工作条件，要求这类模具钢应具有下列基本性能：
" N: K$ o  @" r) g% w) N4 m1)淬透性高，以保证这种大型模具沿整个截面具有均匀一致的力学性能。
1 ]- L' a2 f) [3 w0 m- Y& X2)冲击韧性好，热疲劳抗力高，以保证能承受冲击载荷及在急冷急热反复热冲击下，不不能变更不致于发生龟裂。
- P: }0 _- z& W) @# Y3)导热好，以保证模具型腔表面的热量尽快传导外散，降低模具的温升，有利于减少热磨损及热疲劳损伤。
" [- s) N  O3 l/ ^- ~0 \4)较高的抗回火稳定性及高温强度，以减少热塑性变形。
3 }) Y5 ]+ I& D, X' G5)较好抗氧化性能和加工工艺性能。为满足上述性能，高韧性热作模具钢中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳质量分数ωC在0.3%～0.5%左右，为提高淬透性及热强性加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅等，加入少量钼或钨有助于清除高温回火脆性。
; Z: W& M& e3 g9 T" R8 `高韧性热作模具钢-5CrNiMo
0 K5 a: b8 {  p$ i+ ]: @% }  5CrNiMo是30年代初应用热作模具钢，至今仍具有较广泛应用。该钢具有良好的塑性、韧性、尺寸效应不敏感。但由于碳化物形成元素含量低，二次效应微弱，热稳定性差，高温强度低。
) X' S; J9 t6 j1.临界点及组织特征 钢的临界点为：Ac1730℃、Ac3780、Ms780℃。
/ L/ K7 H- B" P& n. |8 ?5CrNiMo钢退火组织是珠光体加少量铁素体，碳化物总体积分数不超过9%。淬火组织为马氏体加少量残余奥氏体。
! G& j. A1 b4 I1 c3 [1 E* I) E* O* ^2.力学性能 不同淬火、回火温度下的硬度、冲击韧度值见表1、表2。由表可见，5CrNiMo钢的硬度(以及强度)随回火温度的升高而下降；塑性及冲击韧度值，则随回火温度的升高而增加。
/ l- ~9 I9 o4 w+ r* N表1 淬、回火温度对硬度5CrNiMo钢硬度的影响

淬火温度/℃	回火温度/℃
	300	350	400	450	500	550	600
	硬度HRC
900	52	50	48	45	41	38	32
950	53	51	49	46	42	39	33
1000	54	52	50	47	43	40	34

  
表2 淬、回火温度对硬度 5CrNiMo钢冲击韧度的影响

淬火温度/℃	回火温度/℃
	300	350	400	450	500	550	600
	αK/(J/cm2)
840	21	25	29	35	45	56	71
950	19	20	23	25	35	49	62
1000	13	16	20	22	30	40	54

corrugator

5CrNiMo钢在400℃以下工作可以保持高强度，高于400℃时强度急剧下降，如温度升高到550℃时，与室温比较σb下降将近一半。
8 H# G/ A) h; N9 |/ a8 e6 S9 |3.实际应用 5CrNiMo是目前国内用量较大的锻模钢，通用性强，大、中、小型模块，深、浅型槽的模块均用5CrNiMo钢。由于及新钢种的研制成功，5CrNiMo应用范围在逐渐缩小。由于该钢淬透好，更适合用于大量生产的大、中型模块。
/ q, o1 e3 E# D: n, C3 i5CrNiMo钢模块因淬火出油温度低，容易开裂。实际操作时为避免开裂，常于200℃左右即出油，这样，在模具表面虽获得了一层马氏体组织，但心部却处于奥氏体状态，当模块于380～540℃回火时，心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织，冲击韧度极差，模具寿命低。
* `, B2 Q1 b2 |  为了提高热锻模使用寿命，可采用等温处理方法。即淬火加热后，将模具于160～180℃硝盐中分级停留，使发生部分马氏体转变，然后再转入280～300℃硝盐中等温停留2～3h。此时，模具钢的组织由马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物组成，回火后获得回火下贝氏体组织，模具寿命明显提高。
1 R6 C% q/ I0 U  如某厂对5CrNiMo锻模采用150℃出油，再进入300℃硝盐中等温3h，使用寿命提高20%～50%。
& n0 `4 E% K3 }, j高韧性热作模具钢-5CrMnMo
  该钢与5CrNiMo钢的各种性能相类似，由于考虑我国资源情况，为节约镍而以锰代镍而研制的。使用中发现，该钢淬透性不如5CrNiMo，在高温下工作时，其热疲劳性能也较差。此钢对3t锤以下的浅型中小型锻模使用效果还可以，但对大截面或深型槽锻模，其使用寿命很低。
3 I- }# W" j, Y2 Q# x1.临界点及组织特征 钢的临界点为：Ac1710℃、Ac3760℃、Ms220℃。
2.力学性能 5CrMnMo钢的力学性能与5CrNiMo钢相近。5CrMnMo钢的强度略高于5CrNiMo；而冲击韧度明显低于5CrNiMo。
3 \& d  Y$ Z. A+ e6 R, [5CrMnMo钢不同温度下的力学性能见下表。
5CrMnMo钢在不同温度下的力学性能
. X' A, J8 i2 z/ G% M; p. {! X

试验温度/ ℃	σ b /Mpa	δ(%)	ψ(%)	α K /(J/cm 2 )
20	1300～1500	6～7	30～32	30～32
300	1000～1200	12～13	-	60～70
600	450～500	20～25	-	30～40

  
3.实际应用 与5CrNiMo比较，该钢淬透性及韧性均较低。因此，只适用于制造要求较高强度和耐磨性，而韧性要求不甚高时的各种中、小型锤锻模具及部分压力机模块，也可用于工作温度低于500℃的其他小型热作模具。
/ m" G8 r( G! S高韧性热作模具钢-4CrMnSiMoV
  4CrMnSiMoV钢是原冶金部标准中推荐使用的5CrMnSiMoV钢的改进型。原钢种的合金元素种类及含量均未变动，只是碳质量分数ωC降低了约0.1%，其目的是在保持原有的强度水平的基础上提高钢的韧性。该钢具有较高的强度、耐磨性和良好的冲击韧度，其高温性能，抗回火稳定性，热疲劳抗力均比5CrNiMo钢好。该钢是GB1299～85《合金工具钢》中标准钢号。
% Q3 S( g0 r' b1.临界点 钢的临界点为：Ac1792℃、Ac3855℃、Ms330℃。
. v$ i) A( Q. v# m8 M2.力学性能 不同温度下的力学性能见下表，由表可见，4CrMnSiMoV钢强度、塑性、韧性指标均高于5CrNiMo钢，只是冲击韧度与5CrNiMo钢相近或稍低。
4CrMnSiMoV钢不同温度下的力学性能
0 @) a' q6 E/ Y+ `1 S( c. j# R7 \6 P

试验温度/ ℃	σ b /Mpa	σ 0.2 /Mpa	δ(%)	ψ(%)	α K /(J/cm 2 )
20	1400～1450	1250～1350	11～12	45～50	50～55
300	1300～1350	1150～1200	14～16	55～60	70～80
600	750～800	700～750	20～25	70～75	7080

  
/ e  B# t3 D& j, P/ Q3.实际应用 该钢适用于大、中型锻模，也可用于中、小型锻模，经与5CrNiMo等热模钢寿命比较，4CrMnSiMoV钢使用寿命最高。如连杆模、前梁模、齿轮模、突缘节模(深型模)等均比5CrNiMo模具寿命提高0.1～0.8倍。用于矫正模、弯曲模和平锻机锻模使用寿命比5CrNiMo一般都高0.5倍，个别超过1～2倍。高韧性热作模具钢-5Cr2NiMoVSi及45Cr2NiMoVSi钢锤锻模具及大截面压力机模具用5CrNiMo、5CrMnMo等主要问题是碳化物形成元素含量低、热稳定性差、高温强度低、耐热磨损和热疲劳性能差、淬透性差、淬透性也较低。因此，模具型腔表面易于发生热磨损、热机械疲劳，模具寿命普遍较低。研制成功的大截面压力机锻模钢5Cr2NiMoVSi及大截面锤锻模钢45Cr2NiMoVSi主要添加了一定量的钒和硅，将碳、镍、铬、钼等元素含量合理配置，其高温强度提高64%，热稳定性表现为温度可提高150～170℃下使用。对于500mm×500mm载面的锻模其心部硬度较5CrNiMo钢高出13HRC，可使用寿命提高1倍左右。
% C! o; q0 i% f. g  j; F6 x7 ~1.化学成分 化学成分见表1，为了兼顾对热强性及冲击韧度的要求，对压力机和锤锻模具用钢，其碳质量分数ωC分别采用0.5%和0.4%。
表1 两种钢的化学成分(质量分数)
# j$ x+ j( n/ q- f3 T7 h/ S

钢号	C	Cr	Ni	Mo	V	Si	Mn	P、S
5Cr2NiMoVSi	0.46～0.53	1.54～2.00	0.80～1.20	0.80～1.20	0.30～0.50	0.60～0.90	0.40～0.60	≤0.03
45Cr2NiMoVSi	0.40～0.47	1.54～2.00	0.8～1.20	0.80～1.20	0.30～0.50	0.50～0.80	0.40～0.60	≤0.03

  
% b2 Q# |& \* }2 q/ {' ~1 _2.临界点 5Cr2NiMoVSi钢的临界点为：Ac1750℃、Ac3874℃、Ar1625℃、Ar3751℃、Ms243℃，在440℃以下发生贝氏体转变。
3.力学性能 ，于不同温度回火后的力学性能见表2，高温力学性能见表3、表4。
. h4 p6 x% d9 [$ s3 \! p表1 5Cr2NiMoVSi钢的力学性能(985℃淬火)

力学性能	回火温度
	300	350	400	450	500	550	600	650
HRC	55	54	53	53	53.5	52	49	42
σb/Mpa	2040	1960	1900	1880	1900	1800	1640	1300
αK①/(J/cm2)	35	32	30	30	33	40	38	56

  
① 夏比U形缺口试样。
: G/ ^) H. i! h5Cr2NiMoVSi和5CrNiMo钢的高温强度比较
# Q% J. u) k7 Y  u* u6 j

钢号	试验温度/℃
	200	300	400	450	500	550	600
	抗拉强度σb/Mpa . S0 z8 ~7 j$ S8 i0 S# ^
5Cr2NiMoVSi①	1280	1200	1100	1030	960	760	580
5CrNiMo②	1270	1200	1160	1030	900	650	290

  
① 5Cr2NiMoVSi钢经985℃淬火630℃回火。
1 w7 \/ t! [& f6 S1 K② 5CrNiMo钢经850℃淬火550℃回火。
5Cr2NiMoVSi和5CrNiMo钢的高温αK值比较
2 o9 |; r- t$ C3 l! \/ ]% |

钢号	试验温度/℃
	200	300	400	450	500	550	600
	冲击韧度αK/(J/cm2) ( r* D+ S$ I- p% _' h) z' M0 p
5Cr2NiMoVSi①	55	66	74	74	74	63	86
5CrNiMo②	55	50	45	42	40	32	80

  
① 5Cr2NiMoVSi钢经985℃淬火630℃回火。
② 5CrNiMo钢经850℃淬火550℃回火。
. ]6 E/ Y( Q# K由表可见，在500℃以下时，5Cr2NiMoVSi钢的高温强度与5CrNiMo钢相近，而当高于600℃时，5Cr2NiMoV钢的强度却高一倍以上。
4.实际应用 主要用于制造各类压力机模具和3t锤锻模，平均使用寿命比5CrNiMo钢高0.5～1倍；45Cr2NiMoVSi钢适合制造各类锤锻模，特别是10t以下的锤锻模具。
(1)5Cr2NiMoVSi钢的应用实例：制造汽车前梁模，使用设备为12000t机械压力机，5CrNiMo锻模平均寿命5000件；钢模具8500件。后桥圆柱齿轮，使用设备为630t磨擦压力机，5CrNiMo钢制模具寿命800～900件；5Cr2NiMoVSi钢模具2000～2250件。
(2)45Cr2NiMoVSi钢的应用实例：“75拖”大从动齿轮锻模，使用设备为10t锤，使用寿命比由德国进口的55CrNiMoV6钢(与德国类似的钢号5CrNiMo)模具提高0.5倍以上。
高韧性热作模具钢-3Cr2MoWVNi
  含量较低，淬火后最高温度为52HRC。该钢具有二次硬化效应，经600℃回火后，仍能保持较高的硬度(45～50HRC)，回火温度高于600后硬度才急剧下降，因而其热稳定性明显高于5CrNiMo、5CrMnMo和4CrMnSiMoV钢。
; ]0 o2 t5 ^, i1.化学成分 ωC0.26%～0.35%、ωCr2.20%2.60%、ωMo1.20%～1.60%、ωW0.50%～0.80%、ωV0.40%～0.65%、ωNi1.00%～1.40%、ωP、ωS≤0.03%。
9 o# N8 R4 f/ E# w/ o. b$ R* B2.临界点 Ac1792℃、Ac3855℃、Ms330℃。
( ^1 u* t) n; Y3.力学性能 3Cr2MoWVNi钢室温力学性能见下表所示。
3Cr2MoWVNi钢室温及高温性能

corrugator

热处理工艺	试验温度/ ℃	硬度HRC	α K /(J/cm 2 )	σ b /Mpa	σ S /Mpa	ψ(%)
1000 ℃ 淬火后于600 ℃ 回火2h	室温	46	80	1560	1450	65
1000 ℃ 淬火后于600 ℃ 回火2h	室温	40～42	105	1390	1290	65
1000 ℃ 淬火后回火到41～43HRC	650	-	250	700	610	81

  
红硬性，1000℃淬火，回火到41～43HRC，保温20h测量，600℃保温时硬度为43HRC；650℃保温时为28HRC。
5 U" Z" `4 H; [2 |' v4.实际应用 该钢是比较理想的机锻模材料，用来制作过突缘、滑动叉和羊角机锻模具。从制造的万向节叉等模具寿命统计，平均寿命达1.14万件，最高达1.4万件，比5CrNiMo钢机锻模寿命提高1倍以上，比进口的国外模具钢DAC及YHD-3等材料均有较大提高。
高热强性热作模具钢
  高热强性热作模具钢具有较高的回火抗力及稳定性，主要应用于较高温度下工作的热顶锻模具、热挤压模具、铜及黑色金属压铸模具、压力机模具等。GB1299--85《合金工具钢技术条件》中3Cr2W8V、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl 3个钢号属此类热作模具钢。试用较好的高温热作模具钢4Cr3Mo2NiVNb、奥氏体耐热钢、及4Cr3MoW4VNb(GR)、6Cr4Mo3NiWV(G2)等钢。
高热强性热作模具钢-3Cr2W8
5 g7 b; H. A9 ~) J( T4 Y  3Cr2W8V是钨系高热强化模具钢的代表钢号，合金元素以钨为主，钨质量分数ωC高达8%以上。该钢至今已应用70余年，虽因冷热疲劳抗力差，在急热、急冷条件下工作容易出现冷热疲劳裂纹而失效，不适宜在急冷、急热条件下工作，但因其抗回火能力较高，仍作为高热强性热作模具钢而在许多热加工领域应用。
, z9 C0 m& y/ E4 U4 \8 t1.临界点 3Cr2W8V钢临界点为：Ac1830℃、Ac3920℃、 Ar1773℃、Ar3838℃、Ms350℃、Mf160℃。
$ d' m8 J4 P: j2.力学性能
2 [- G! s: z1 O' |(1)室温力学性能：经不同温度淬火及回火后，钢的硬度、冲击韧度、强度、塑性分别见表1～表
+ ]$ j) Z. y; I3 s表1 3Cr2W8V钢的淬火硬度
# s+ W' c  H  G4 P; e" l

淬火温度/ ℃	950	1050	1100	1150	1200	1250
硬度HRC	44	49	52	55	56	57

  
表2 3Cr2W8V钢的回火硬度

淬火温度/℃	回火温度/℃
	500	550	600	650	670	700
	硬度HRC
1050	46	47	43	35	32	27
1075	47	48	44	36	33	30
1100	48	49	45	40	36	32
1150	49	53	50	45	40	34
1250	50	54	52	49	45	50

  
1 K/ l& z: G" [9 w0 t0 S0 T由表2可见，3Cr2W8V钢在550℃左右回火时出现二次硬化峰，淬火温度越高，二次硬化峰值越高。冲击韧度值的低谷，出现在650℃左右回火(见表3)，此时断面收缩率ψ也再现谷值(见表5)，谷值的出现可能与析出W2C碳化物有关。
经350及450等温淬火后可得到较高的冲击韧度，并且有较高硬度。
表3 淬、3Cr2W8V钢的冲击韧度
+ w6 N9 ?# ?+ \* y

淬火温度/℃	回火温度/℃
	550	600	650	700
	冲击韧度αK/(J/cm2)
1050	38	37	33	53
1075	37	36	32	50
1100	36	35	29	33
1150	33	32	25	32
1250	30	28	20	28

  
/ P5 a) T6 Z$ Z表4 3Cr2W8V钢的强度

淬火温度/℃	回火温度/℃
	550		600		650		700
	力学性能σb、σs/Mpa
	σb	σs	σb	σs	σb	σs	σb	σs
1050	1400	1370	1300	1250	1170	1130	960	900
1075	1430	1400	1360	1300	1280	1220	1090	1050
1100	1610	1580	1480	1400	1330	1250	1130	1100
1150	1950	1850	1730	1650	1500	1450	1170	1120
1250	2020	-	1900	-	1760	-	1650	-

  
表5 3Cr2W8V钢的塑性(δ、ψ)
5 |$ z# r+ Z( I: |3 T; v0 s' N

淬火温度/℃	回火温度/℃
	550		600		650		700
	塑性δ(%)、ψ(%)
	δ	ψ	δ	ψ	δ	ψ	δ	ψ
1050	3.20	35	3.40	32	3.50	28.5	3.75	41
1075	3.00	28	3.15	25	3.40	21	3.60	38
1100	2.95	21	3.05	17.5	3.30	14	3.40	37
1150	2.80	13	2.85	9	2.95	5	3.15	17
1250	1.35	2	1.50	3.5	1.70	4.5	2.00	7

  
8 Z' J3 y3 ~& u+ i2 ^(2)高温力学性能：3Cr2W8V钢经不同工艺处理后的高温强度、高温冲击韧度、高温硬度等见表6。
表6 3Cr2W8V钢的室温及高温性能

淬火温度/℃	回火温度/℃	σb/Mpa	σs/Mpa	δ(%)	ψ(%)	αK/(J/cm2)	HRC	680℃保温使硬度下降到350HV所需时间/h
1080	600 " k1 a6 D* u3 ]7 ]" q/ e: a3 j. T620 650	1750/1140 1640/1050 1390/850	1610/930 1450/850 1230/730	8/9 8/10 10/10	30/40 : w, w  V9 @7 N2 b, g- J8 Q32/44 36/40	30/45 # y6 N0 P8 K( d' m30/45 " Y! `' |& U5 t! h; s% b6 Y0 I, S25/45	48/39 45/37 & {4 U; Q7 k- k% M; U1 F0 z# s6 p41/32	3.0 - E3 U" _9 i9 l4 ^9 {3 y0 ^2.5 * P5 f' k( _/ U5 q) l8 a" P; R1.8
1140	600 # u! w0 W/ |0 N' T3 {( v; j620 & l9 U7 [% e, _650	1950/1300 1820/1220 1490/920	1730/1070 0 t, r% w" t" t, y1670/1020 9 y! ?5 G2 I- I1 Y. r1320/810	6/8 : _3 {( v, l0 U+ v0 r/ }9/11 : ^& e# g7 h9 q) _* @9 d3 |! Z7/7	20/21 32/35 * `; v4 h  k5 P( T30/26	20/40 25/40 # P7 u9 z! E% Y1 j6 p4 U4 C15/35	50/41.5   Q. v; P6 {2 e* h. Q) _$ ]$ |48/40 2 Z3 {; h' h7 k# E/ P2 y44/38	4.5 * |& A$ Y) Q3 O9 t8 \& |3.8 3.2

  
5 ]! F8 K0 A- g- ^$ p注：表中数字分子表示室温度性能，分母表示600℃高温性能
由表6可见，提高淬火温度可使用钢的红硬性及热稳定性增高。
3.热处理新工艺及实际应用??3Cr2W8V钢在淬火加热中脱碳和变形倾向较小，目前钢厂生产量仍较大，热处理设备及工艺比较稳定，许多中小机械厂仍在广泛应用。因其耐热性较高，广泛应用压力机锻模、热挤压模、镦锻模、剪切刀、压铸模等许多方面。
+ }* [: p- G% |/ e0 k; N  对3Cr2W8V钢，提高使用寿命的关键是采用热处理新工艺提高其强韧性，举例如下：
(1)高温淬火工艺：3Cr2W8V钢制40Cr销轴热锻模在作用力为1.6MN摩擦压力机上锻造。原工艺1050～1100℃淬火，600～620℃回火，硬度47～49HRC，使用寿命7000～10000件。
) E$ y) h1 ?4 b! {* e( B/ x4 P(2)控制淬硬层淬火工艺：3Cr2W8V钢制尖嘴钳热压模具，1000～3000kN摩擦压力机上使用，常规淬火工艺，硬度46～48HRC，模具寿命仅4000件，失效形式为开裂或模腔变形塌陷。采用高温短时间加热，使模具表面和心部得到不同的淬火加热温度，造成不同的合金度，在随后淬火过程中，获得内外不同组织。或控制淬火操作，使表面和心部在不同温度下淬火而转变不同的组织，经此工艺处理后模具寿命达32000件。
  3Cr2W8V钢制造的自行车飞轮热锻模，在3000kN摩擦压力机上使用，常规处理后模具寿命只有1万件，因磨损或变形失效。采用控温淬火冷却工艺，获得回火马氏体+粒状碳化物+贝氏体的组织，减少了穿透性裂纹的发生，模具寿命达4万～6万件。
9 A7 w/ k/ F7 `' j(3)贝氏体等温度淬火工艺：3Cr2W8V钢制自行车曲柄热成型模，在3000kN摩擦压力机上使用，按1080℃油淬，580～610℃回火二次工艺处理，硬度45～48HRC，平均使用寿命4500件；改用1100加热，340～350℃硝盐炉等温淬火，获得马氏体+下贝氏体组织，使模具具有高强度的同时，显著提高了塑性和断裂韧度，模具平均寿命达到9000件，最高达3.8万件，比常规工艺处理的模具，提高寿命一倍以上。寿命的原因是高强度的马氏体上分布有适量的下贝氏体，提高了钢材的强韧性，断裂韧性和裂纹扩展抗力。

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高热强性热作模具钢-5Cr4W5Mo2V(RM-2)钢
  该钢具有较高含碳量及合金元素总质量分数为12%，因而具有较高的硬度、耐磨性、回火抗力及热稳定性。
1.临界点5Cr4W5Mo2V钢临界点为：Ac1836℃、Ac3893℃；?Ar1744℃、Ar3816℃、Ms250℃。
2.力学性能
: u& _; C- i$ k! c( k2 \(1)室温力学性能：钢的抗弯强度、抗压强度、冲击韧度分别见表1～表3。
表15Cr4W5Mo2V钢的抗弯强度
: N# }% u5 k- y. S7 h& K3 s

淬火温度/℃	回火温度/℃
	淬火态	450	500	550	600
	抗弯强度/Mpa
1100	2300	-	-	-	-
1125	3200	3350	3550	3600	3400
1150	3450	-	-	-	-
1175	3300	-	-	-	-

  
表2  5Cr4W5Mo2V钢的抗压强度(1130℃淬火)
. V& d( v+ T) o  D

回火温度/℃	淬火态	200	300	400	500	550	700
抗压强度/Mpa	2400	2250	2200	2050	2050	2200	750

  
5 x* l7 U( f/ \% Y7 e/ J) S表3 5Cr4W5Mo2V钢的冲击韧度(夏比U形试样)

热   处   理   规   程	αK/(J/cm2)
1050℃加热，450℃、30min等温，600℃回火	22
1130℃淬火，160℃回火	17
1130℃淬火，600℃回火	22
1200℃淬火，600℃回火	6
1130℃加热，200℃、60min等温，600℃回火	22.5

  
% Y; ?6 A( O9 O(2)高温力学性能：高温强度、高温冲击韧度及高温度表4～表6。
表4  5Cr4W5Mo2V钢的高温强度
! V0 ~( }! ]& G+ p4 {0 S+ E

试验温度/℃	300	350	400	450	500	550	600	650
σb/Mpa	1700	1650	1620	1600	1500	1350	1150	900

  
表5  5Cr4W5Mo2V钢的高温冲击韧度

试验温度/℃	20	300	400	500	550	600	650	700
αK/(J/cm2)	15	22.6	20.5	21.9	22.5	25.9	23.6	43.3

  
6 p4 d( R/ w1 ?: t  O+ Q) o注：试样经1130℃淬火，630℃回火。表6  5Cr4W5Mo2V钢的高温硬度
+ L, w+ ?/ o( m! q

试验温度/℃	20	300	400	500	600	650
硬度HV	540	520	480	450	340	250

  
3.实际应用   5Cr4W5Mo2V钢适于制作小型精锻模、平锻模、压印模凸模、热挤压凸模及热切底模、热切边模、辊锻模等具。
4 X0 L% t+ F5 q( R( c( ~# v: e( Y$ l    由于该钢比3Cr2W8V钢具有较高的热强性、耐磨性及热稳定性，用该钢制作的模具，使用寿命比3Cr2W8V钢普遍提高2～3倍，个别模具可提高10～20倍。 高热强性热作模具钢-5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢     012Al钢是冷、热作兼用模具钢。
    1.高温力学性能  012Al钢的热稳定性及高温拉伸性能见表1及表2。
# u0 J0 L  g; s. @4 n( T* q表1 012Al钢的热稳定性
/ M9 u" K6 K1 p, r! q

热处理工艺		硬度HRC	在下列温度保温，降到40HRC所需时间
淬火温度/℃	回火工艺		640℃	660℃	680℃
1090	580℃加热，保温2h，回火2次 / ]" U( F. J; l' t5 E) ^" L620℃加热，保温2h，回火2次	53 # X$ ^6 x8 ?- W$ X$ k48	9 - i( P3 ?3 K1 Z0 I% o0 ]7	9 6	3 3
1120	560℃加热，保温2h，回火2次 620℃加热，保温2h，回火2次	57 50	＞11 10	10 / |3 Z6 `, z2 _0 ~) l; s9	3.5 4.5
1130①	640℃加热，保温2h，回火2次	45～46	6	3.5	2.5

  
5 V2 R1 N+ W  N① 3Cr2W8V钢数据。 表2 012Al钢的高温拉伸性能

热  处  理  工  艺	试验温度/℃	σb/Mpa	σs/Mpa	σ5(%)	ψ(%)
1090℃油淬，580℃加热，保温2h，回火2次	450 ! l. c. g* Q+ m  D) P550 2 r6 h  Y1 K" ]& ]' o/ ~3 `2 v) C5 m650	1450 - r+ T/ Q& T; ~! @) e% [+ Y6 j: W; M& m1200 7 g& ?0 B* O6 C640～840	1265 1 X2 I4 ^  M7 V: @, e- l6 q6 i1120 520～730	8.8 % C# l: t1 B1 w/ I12.4 20.5～29.5	43.0 59.6 0 _" o1 l* P' \9 p- f  T5 H4 n7 |64.5
1090℃油淬，620℃加热，保温2h，回火2次	450 550 ' m1 U! V, H/ ^/ b' z' B650	1130 880 540	985 805 ( M* Z8 Z% E7 ?! ?5 U& V455	7.6 12.8～21.2 8 v  b& _3 C( j- C31.2	37.0 0 x# ?5 h, q8 K; b: \/ w; }7 B: n62.0 80.9
1120℃油淬，580℃加热，保温2h，回火2次	450 550 . ], P+ G0 r( @650	1550 7 I5 G3 }& Z2 z4 R: L1300 895	1415 $ K2 b0 a/ N2 Y; X$ }3 V. |1200 828	8.0 8.8～18.6 , T! T3 D5 Q. P1 j; ~14.8	36.8 0 U2 K5 ^% l) v. r) T43.0 59.5
1120℃油淬，620℃加热，保温2h，回火2次	450 550 5 \( V+ b( u% k+ |! ^1 J6 `; E650	1110 960 800	900 3 q8 w" j6 V5 p$ F- j* g: U890 580	8.4 . V6 `" k% \9 {: P8 S7 {6 ^3 o0 i0 X13.0 % z8 |# |* D6 S- q4 M! q  Y22.0	34.0 43.0 * N4 |/ U" _  \6 o- G) A69.0

  
    为了对比，表1中列入了3Cr2W8V钢热稳定性数据。
' x- e+ E. o2 w8 b  l( S* r    由表1可见，012Al钢的热稳定性大于3Cr2W8V钢，说明该钢具有较高红硬性。
6 P4 I3 F9 t  c! C/ y/ N+ D    热疲劳测试结果表明，012Al钢的热疲劳性能比3Cr2W8V优越得多。
  B9 U* y' c) l7 C" G" n/ Z    2.在热作模具上的应用  012Al钢在轴承套圈热挤压凸模及凹模应用均获得满意效果，与3Cr2W8V钢比较寿命提高5～7倍，军品壳体热挤盂凸模上应用，模具寿命比3Cr2W8V钢提高2倍以上，在轴承穿孔凸模及辗压辊上应用，寿命提高2～3倍。
7 Y% X. c. ^# L    高强韧性热作模具     
    高强韧性钢的特点是碳质量分数较低(0.3%～0.5%),含有较多的铬、钼钒等碳化物形成元素。在较小截面时与5CrNiMo具有相似的韧性，而在工作温度500～600 ℃时却具有却具有更高的硬度、强热性和耐磨性，在许多热作模具上都有广泛的应用。通常可以称为中等耐热性韧性钢，其韧性及耐热性介于高韧性及高热强性热模钢之间，兼有较高强度及韧性。在GB1299-1985《合金工具钢技术条件》标准中，属此类的钢号有：4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5MoSiV(H11)、3Cr3MoW2V(HM1)、4Cr3Mo3SiV(H10)、4Cr5W2VSi等。适用较好的有25Cr3Mo3VNb(HM3)、析出硬化型热模钢2Cr3Mo2NiVSi(PH)等。

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三、压铸模用材料

1 锌  合  金 铝  合  金 镁  合  金 铜  合  金 常用合金 Z ZnAl4-1 Z ZnAl4-0.5 8 t. b: X9 ]/ [; U6 X$ jZ ZnAl4 ZL101 ZL102 6 w1 g. H6 f# ?ZL103 ZL104 ZL105 ZL301 ZL302 ZL401 ZM5 ZHSi80-3 ZHPb59-1 4 s$ {2 G) }8 k- b, j! B1 ?8 _- k/ [7 XZHAl67-2.5 ZHMn58-2-2 压铸时合金温度(℃) 410～415 620～710 640～730 910～960 模具工作温度(℃) 150～200 预热：120～150 180～250 3 j5 E  x5 }- h7 }预热：130～180 200～300 预热：140～200 300～380 ( @# L+ p, J# R! z0 ~! g预热：180～250 对模具要求 耐高温；   X% F0 W7 a& F5 o5 N9 J具有足够强度及刚性 耐高温、耐冲刷、耐热裂；有足够强度及刚性；能良好排气排渣 与铝合金模具相同； 有较大容量溢流槽 对耐高温、耐热裂有更高要求；型腔硬度比铝合金模具低些 模具寿命 20万次以上 中小铸件6～20万次; . h" p( r6 Y3 _, u中大铸件3～8万次 比铝合金模个稍长 1～5万次；.通常在数千次后会出现裂纹 选用压铸机 热压室压铸机 ! E  Y- R1 x+ p$ l1 ?冷压室压铸机 冷压室压铸机 冷压室压铸机；热压室压铸机 冷压室压铸机 特点及用途 应用广泛；批量大、表面需电镀的铸件；锌合金易老化，当温度＞100℃或＜-10℃时尺寸不稳定，应用受限制 应用最广泛 应用一般；铸件密度小、力学性能好，用于承受强烈颠簸、起滞震作用的零件；可制造用于低温(-196℃以上)工作的零件 用于抗磁零件、耐磨、导热性能好、受热后尺寸变化较小的零件 型腔镶块材料 型芯材料 4Cr5MoSiV1(H13), 3Cr2W8V 9 l! a! K7 E( ]- a! a& {5CrNiMo, 4CrW2Si 淬火HRC40-48 4Cr5MoSiV1(H13), 3Cr2W8V 4Cr5Mo2MnVSi(Y10), 3Cr3Mo3VNb(HM3) 淬火HRC40-46 3Cr2W8V 8 k5 A& J3 c6 T% D3Cr3Mo2MnVNbB(Y4) 6 C+ h: O7 j6 Q& @# `淬火HRC40-44 浇口套、镶块 3 n9 E7 P! u- `$ g分流锥材料 材料同上，淬火HRC40-48，必要时氮化HV500-550 同上，淬火HRC40-48 推杆材料 4Cr5MoSiV1(H13)，3Cr2W8V，淬火HRC45-50 楔紧块等材料 T8A ，淬火HRC50-55 材料选用说明 1. 3Cr2W8V，渗氮HV470-530或碳氮共渗HRC55-60，缺点：抗热疲劳性能和导热性差，易变形、磨损和热疲劳，最后出现龟裂。 / [) X( \' F7 k! s+ {2. 4Cr5MoSiV1，淬透性和强度、韧性高，抗氧化和抗热疲劳性能好。 同左，淬火，型腔HRC 35-40，型芯HRC 40-45(渗氮易龟裂) 对模具材料的要求 1. 在高温下，具有较高的强度、硬度、抗回火稳定性和热冲击韧性； / L. v- S9 S: k' J* M6 R9 v2. 好的导热性和抗热疲劳性能； 3. 高温下不易氧化、能抵抗液体金属的粘附和腐蚀； ! E' `+ ?- e7 O" V" d" z, t/ i/ P+ p4. 热膨胀系数小； : O' B9 ~% k7 b/ q- ]) c- e$ Y, j" l5. 热处理变形小，淬透性良好； 7 N9 |. n; p( ?: c1 m- i: p) y 四、锻模模具       锻模的工作条件严峻，要承受反复冲击载荷和冷热交变作用，产生很高的应力。金属流动时还会产生摩擦效应，热处理或使用不当还会造成早期脆裂或压陷，因此对材料要求很高。    主要的锻模模块用钢有三类：镍铬钼钢，适于承受冲击载荷；铬钼钒钢，热疲劳性能好；钨铬钒钢，回火稳定性好。这三类钢按照顺序回火稳定性增加、韧性减小。 + H* G* ^3 Y3 h% J, F/ E 钢 种 特 点 及 主 要 用 途 5CrNiMo 淬透性、回火稳定性较好，用于锤锻模、机锻模、螺旋压力机锻模、校正模 4CrMnSiMoV2 淬透性好，用于中小型锤锻模、螺旋压力机锻模 4Cr2MoVNi 淬透性好，用于大型锤锻模和200mm以上的机锻模 3Cr2WMoVNi 回火稳定性好，用于200mm以下的机锻模 8Cr3 强度高，多用于平锻模、切边模

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五、塑料模具
9 Z" L5 D. M2 N, s. B; I塑料模工作零件的材料选用与热处理要求
6 j% P7 U& ]3 z* n

零件名称	钢材选用	热处理要求	说    明
型芯、凸模、型腔板、镶件	45	调质 22～26HRC	用于产量不大的热塑性塑料注射模
	Y55CrNiMnMoV(SM1)	预硬硬硬度 ≤40HRC	用于有镜面要求的热塑性塑料注射模
	8CrMnWMoVS(8Cr2S) 5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa) " ]. q8 E$ _7 Z5 l+ N; lY20CrNi3AlMnMo(SM2)	淬硬 40～45HRC	用于形状复杂、精度要求高、产量大的热塑性塑料注射模
	T10A、9Mn2V、CrWMn ! M$ A, @: O& }% S: J$ _4 u# qCr12、7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 46～52HRC	用于热固性塑料模具，小型芯、镶件等
动、定模座板；上、下模座板；动、定模板；上、下模板；支承板；模套；垫块	45	不进行热处理或调质至230～270HB	～
浇品套、拉料杆、分流锥	T10A、9Mn2V 7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 50～55HRC	～
导柱、导套、推板导柱、推板导套	20	渗碳淬硬 ( w# F" L& u# Q9 E/ `: y56～60HRC	～
	T8A 7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 50～55HRC	～
斜销、滑块、锁紧楔	T8A - t. N) h" T/ o9 ]5 }! @4 k5 i6 R7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 54～58HRC	～
推杆、推管	T8A 7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 54～58HRC	～
复位杆	45	淬硬 43～48HRC	～
推杆固定板、推板	45	1	～
加料室、柱塞	T8A 7CrSiMnMoV(CH)	淬硬 50～55HRC	～

  
1 I9 h8 E- x1 R8 I; ]0 \8 Q4 Q: x   镜面塑料模具
6 T7 ^" u. ^1 b' I2 J        制作表面光洁、透明度高、视觉舒适的塑料制品模具，模具钢的研磨抛光性和光刻浸蚀性要好。为适应抛光性要求，这类钢都应经真空冶炼或电渣重熔等精炼处理，非金属夹杂物、偏析、疏松等冶金缺陷要求很严。代表性的钢号有3Cr2Mo、3Cr2NiMnMoC以及易切削精密模具钢5CrNiMnMoVSCa、8Cr2MnWMoVS等。
     高耐磨塑料模具用钢
7 N' j0 D3 B" ]) M, U6 ^) J5 t         玻璃纤维或矿物质无机物增强的工程塑料对模具的磨损、擦伤十分严重。要求模具热处理后有高硬度和耐磨性，同时热处理变形要小。这类钢都是含碳量较高的合金工具钢。如7CrMn2WMo、7CrSiMnMoV、Cr12MoV等。中、高碳空冷贝氏体钢耐磨损效果也较好。此外，也有用合金渗碳钢如12Cr6Ni3、20Cr2Ni4等。
     易切削预硬型塑料模具用钢
         为了改善预硬型塑料模具钢的切削加工性，国内外都开发了一些易切削预硬钢。代表性的易切削塑料模具钢及其化学成分见下表。
( q7 k5 t0 }0 C8 k0 r4 }! e     某些易切削塑料模具钢的化学成分

钢号	化 学 成 分 的 质 量 分 数 (%)
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	V	其  他
PMF(日)	0.52	1.00	0.25	1.05	2.00	0.30	＜0.20	S：0.05～0.10
DKA～F(日)	0.38	0.80	≤0.50	5.00	-	1.10	0.60	S：0.08～0.13 ) [+ F" }, ]6 [1 qSe：0.10～0.15
PFG(日)	0.38	0.65	1.00	5.25	-	1.35	1.00	S：0.10～0.15
40CrMnMoS86(德)	0.40	1.50	0.30	1.90	-	0.20	-	S：0.05～0.10
40CrMnMo7(德)	0.40	1.50	0.30	1.90	-	0.20	-	Ca：0.002
8Cr2MnWMoVS(中)	0.80	1.50	≤0.40	2.45	-	0.65	0.18	S：0.08～0.15 W：0.9
5CrNiMnMoVSCa(中)	0.55	1.00	≤0.40	1.00	1.00	0.45	0.22	S：0.06～0.15 Ca：0.002～0.008

  
! Y, X; }, r! l& }3 w% _( J    无磁性塑料模具

( N2 f. W, H: h3 _) P9 p4 l         某些添加铁氧体的塑料制品需要在磁场内注射成形，要求模具无磁性，一般采用奥氏体钢。但耐磨性要求较高时，宜采用已列入GB1299的无磁模具钢7Mn15Cr2Al3V2WMo。制作精密仪器中磁性材料零件的无磁模具，比高锰奥氏钢模具寿命提高三倍左右。7Mn15Cr2Al3V2WMo具有非常好的磁导率，较高的高温强度和硬度，所以也可用于在700～800℃工作的热作模具。采用气体氮碳共渗热处理，可进一步提高表面硬度，耐磨性。从而提高模具寿命。气体氮碳共渗工艺：温度560～570℃，氮化时间4～6h，表面硬度950～1100HV；渗氮层深度0.03～0.04mm。该钢可加工性差，需要进行高温退火，改变碳化物的颗粒尺寸及分布。退火工艺：880～900℃，保温36h。固学溶强化工艺：1170～1190℃，保温15～20min，水冷，650℃时效15～20h，硬度≥45HRC。
     耐腐蚀塑料模具
         加入阻燃剂，在成形过程中产生腐蚀性气体的聚氯乙烯(PVC)或聚苯乙烯(ABS)塑料制品模具；含有卤素族元素、福马尔林、氨等腐蚀介质的塑料制品模具，采用Cr13或Cr17系列不锈钢制作，如2Cr13、4Cr13、9Cr18、3Cr17Mo等，提高了模具的耐蚀性。
5 _- t5 J( e6 ^" s2 e     冷挤压成型塑料模具
" C  f& |& b- Y' ]2 Q$ f& ~         冷挤压成型的制模方法具有生产效率高、模具精度高、表面光洁等优点。一些具有复杂型腔的塑料模具可采用此法制造。这类钢含碳量极低，退火后硬度很低，挤复杂型腔时硬度≤100HBS；挤浅型腔时≤160HBS。这类钢中加入能提高淬透性而固溶强化效果又小的合金元素如铬。硅含量低，模具冷挤压成形后经渗碳渗硬，表面硬度58～62HRC。一些冷挤压成型塑料模具钢的钢号和化学成分见表1。
1 C& Z# i, H9 b) p: g3 U
    表1 冷挤压成形塑料模具钢的化学成分及硬度
" L# R1 w, H7 P* O3 o! |! t7 B

钢号	化 学 成 分 的 质 量 分 数 (%)							退火后硬度 HB
	C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	V
P2(美)	0.07	0.30	0.30	2.00	0.5	0.2	-	113
P4(美)	0.07	0.30	0.30	5.00	-	-	-	122
8416(瑞典)	0.05	0.15	0.10	3.90	-	0.5	-	95～110
中国研制钢种代号LJ	≤0.80	＜0.30	＜0.20	3.50	0.5	0.4	0.12	87～105

  
1 D: G, l2 `9 H' ?: e( \    常用塑料模具及其用钢举例见表2。
( v! j0 x+ x5 t2 R) y" r    表2 常用塑料模具及其用钢
3 C6 U" C3 @+ N" g8 ?7 j1 V3 D6 C

模具类型及工作条件	推  荐  用  钢
中、小模具精度要求不高，受力不大，生产批量小的模具	45，45Cr，T10(T10A)10，20，20Cr
受磨损较大，受较大载荷，生产批量较大的模具	20Cr，12CrNi3，20Cr2Ni4，20CrMnTi
大型复杂的注射成形模或挤压成形模 + w& V" F0 l2 p' f% @  ?* _生产批量大	4Cr5MoSiV，4Cr5MoSiV1，4Cr3Mo3SiV等 5CrNiMnMoVSCo
热固性成形模，要求高耐磨、高强度的模具	9Mn2V，CrWMn，GCr15，Cr12，Cr12MoV，7CrSiMnMoV
耐腐性、高精度模具	2Cr13，4Cr13，9Cr18，Cr18MoV，3Cr2Mo，Cr14Mo4V，8Cr2MnWMoVS，3Cr17Mo
无磁模具	7Mn15Cr2Al3V2WMo

corrugator

六、玻璃模具用钢
玻璃模具的材质
/ [) P* T) ?  K6 G2 p% v9 v  [       国内外玻璃模具大多采用铸铁或铸造不锈钢,下表为国内外部分工厂采用的铸铁化学成份及组织状态。

使用单位

化 学 成 份 (%)

热处理

金相组织

C

Si

Mn

S

P

Ni

Cr

Mo

Cu

Ti

Sn

石墨

基体

捷克

3.3～3.6

1.9

0.6

9.13

0.07

1.35

0.6

-

-

-

-

退火

片状

铁素体

日本

Ni-Cr铸铁

-

片状

铁素体

3.0～3.4

＜1.0

0.4～0.7

＜0.08

＜0.1

-

-

-

-

-

-

①

蠕虫状

铁素体

英国

3.3～3.5

2.2～2.5

0.6～0.8

＜0.12

＜0.1

1.5

0.5

-

-

0.08～1.0

-

退火

片状

铁素体

北京玻璃二厂

2.9～3.2

4.0～4.4

0.44～0.71

＜0.03

＜0.08

-

0.49

0.05～0.07

1.0

-

-

②

球状

铁素体

上海玻搪铸造厂

3.2～3.4

2.2～2.4

0.5～0.8

＜0.15

＜0.2

-

0.3～0.4

-

1.0～1.2

-

-

③

片状

珠光体

广州玻璃模具厂

2.9～3.2

2.0～2.2

0.6～0.9

＜0.25

＜0.12

-

-

-

-

-

-

④

片状

珠光体

南通轻工机械厂

3.0～3.2

1.9～2.1

0.9～1.2

＜0.12

＜0.25

-

-

-

-

-

0.05～0.07

⑤

片状

珠光体90%

沈阳玻璃模具厂

3.0～3.2

1.8～2.2

0.5～0.7

0.02～0.03

＜0.1

-

-

-

-

-

-

⑥

片状

珠光体70%

  
2 a: r7 h  u% q" J! j; w  D9 C% O ① 950℃保温2h，750℃保温4h，炉冷。
  U6 p6 A, O6 e/ ~& L, W ② 900～950℃保温4h，750～780℃保温2h，炉冷到300℃出炉。
③ 450～550℃保温2～3h，炉冷。
④ 650～700℃保温2h，炉冷。
⑤ 650～700℃保温2h，炉冷。
⑥ 600～650℃保温4h，炉冷。
  玻璃模具的使用寿命
& Q) w; [- ?  G& u, p  国内外部分工厂铸铁玻璃制品成形模的寿命

使用单位	普通铸铁（万次/模）	合金铸铁（万次/模）	备注
捷克制瓶厂	-	12.4～22.8	啤酒瓶模具
日本制瓶厂	-	10	-
日本制瓶厂	-	30	-
北京玻机二厂	8	35	螺口瓶模具
上海玻搪铸造厂	-	16～20	玻璃器皿，瓶子模具
广州玻璃模具厂	10～12	-	酒瓶模具
南通轻工机械厂	2.5～3.0	22	酒瓶模具
沈阳璃璃模具厂	7.5	-	螺口

  
  国外模具材料主要为耐热铸铁、合金结构钢或合金工具钢，再经表面强化处理，模具寿命高达40到50万次。国内普遍采用灰铸铁，使用寿命仅7.5到12万次,与国外差距较大。
0 h5 F( E1 X  u+ S6 V. ?  近年来，我国各单位研制了多种新型玻璃制品的模具材料，模具寿命普遍提高。
" z7 {  Z$ i0 u( S4 V  显像管玻壳模具
  显像管玻壳模具是显像管玻壳生产的关键之一，是玻壳成形的主要工具，其质量和使用寿命直接影响着玻壳，乃至显像管的生产质量，使用寿命及生产成本。
  国外大多采用耐热不锈钢制造玻壳模具，并在表面镀铬以提高表面质量及延长模具使用寿命。国内曾采用陶瓷型精铸铸铁或不锈钢制作生产显像管屏的模具。
2 M2 n  c- A3 z* h- |; i  玻壳模具工作条件：
  显像管玻璃中含有Si、Al、Li、Na及F2等元素，有腐蚀性，使模具经受严重的腐蚀。玻璃熔化温度为1300～1400℃，当滴料或人工挑料到压模中时，玻璃熔液温度仍有1060℃，压制后的玻壳温度为800℃左右，此时模具表面温度可达600～700℃。模具在高温下易被氧化和发生变形，在高温作用下金属模具产生不可逆的体积长大，导致玻璃粘模。玻壳脱模后，对模具进行吹风冷却，模具表面迅速降温到420～450℃，周而复始的温度变化，使玻壳模具始终在急冷急热状态下工作，交变热应力的作用，会导致模具表面出现热疲劳裂纹。
  R7 B6 r+ h5 Z* S  玻壳模具材料的要求：
. ~. C4 ~" ~/ ]' i( q! Y. U  根据上述玻壳模具使用条件，玻壳模具用材应满足以下要求：
3 p% S6 \2 L1 l$ |5 P* G$ }  1）在600～700℃时，具有良好的抗氧化稳定性。
4 G( N' E( }9 d  2）在700℃高温下，具有足够的强度和良好的韧性。
+ ]6 d, a# I# N+ L3 u  3）为防止玻璃粘模，需具有良好的抗生长能力和足够高的粘附温度。
  4）对高温玻璃熔盐Na2SiO3有良好的抗腐蚀性。
  5）具有良好的耐磨性和耐热性。
2 @3 |" D+ w& _# W* Z' e. f, R  6）较高的导热性能和较低的线胀系数，较高的耐冷热疲劳及热冲击能力。
  7）具有良好的铸造性能以及切削、磨削等加工性能。
/ W3 F. s! l: \  8）成本低廉，工艺简便，易于采用及推广应用。
1 S7 A9 T8 n1 G  玻壳模具材料的选用：
8 O( c5 f, T0 U, w+ r3 c" |  根据上述制造玻璃模具工作条件及对材料的性能要求，国外大多采用含铬的马氏体不锈钢和含镍铬的奥氏体耐热钢制造玻壳模具。为了提高玻壳模具寿命，一般还要在模具表面进行镀铬或扩散镀铬处理。为简化制工艺，国外也开始研制不需镀铬处理的耐热合金钢制作玻壳模具。国内也多选用不锈钢：1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni20Si2、1Cr13、3Cr13、4Cr13、4Cr13Ni、Cr17、Cr17Ni2以及热作模具钢，如3Cr2W8V、3Cr3Mo3V、3Cr3Mo3Co3V等作为玻壳模具材料。但综合物理、力学性能，特别是冷热疲劳抗力及价格等因素，在实际生产中仍大多采用含铬马氏体不锈钢制作玻壳模具，如4Cr13Ni。
1. 化学成分
9 J. W: i% q* A; S3 Z  4Cr13Ni钢的化学成分见表1。
& C9 q! ~$ }+ B. P5 P% V4 Y' j  表1 4Cr13Ni钢的化学成分(质量分数)

元素	C	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
设计成分	0.35～0.45	≤1.0 ' i) u$ m6 T' j' g! X8 l& O; v( \	≤1.0 0 t4 e2 B, B) T6 o	12～14	0.6～1.5	≤0.03 1 k  p4 k1 i7 m; A$ U	≤0.035
实际成分	0.4～0.42	0.38～0.27 6 F* H& H- X3 X/ S+ z- o4 T  P/ I	0.4	13.45～13.44 + r3 z1 U1 Z' L! _4 M$ r- N	1.14～1.10 - ?% J4 u0 e1 l; w" G/ V" q	0.01 % F9 i2 w! U4 Q2 z1 ?4 p7 ^9 x) i	0.029～0.031

   
2. 制造工艺
, ^7 Q; ?" ~2 A6 }  2.1 造型及浇注  造型时必须使工作面朝下，以防止在工作面附近产生砂眼和气孔。冒口要大，以利于铸造时钢水的补缩。造型时用新砂，涂料为Al2O3，砂模和芯子和烘烤温度为350℃。为在工作面获得细小晶粒，提高工作面的冷热疲劳抗力，可在型砂中放置冷铁，冷铁厚度应大于30mm，小于80mm。
" ?, ^7 F5 J4 r, D& d+ P  浇注温度不宜过高，以1500℃为宜。
+ z8 b  Y% [" Y0 l  2.2 热处理  可在铸造后立即在700℃回火两次，回火组织为铁素体和均匀分布的细粒状碳化物，硬度为24HRC；也可将铸造模具进行1000℃淬火后，再进行两次700℃回火，处理后硬度为25HRC，其碳化物分布更加均匀一些。

corrugator

3. 力学性能
; n+ ^, R% p7 W* r0 j2 r  铸造4Cr13Ni钢的力学性能见表2。
  表2 铸造4Cr13Ni钢的力学性能

热 处 理 工 艺	σ b /Mpa	δ(%)	ψ(%)	αk/(J/cm 2 )	HRC
700 ℃ 回火两次	800	3.5 ) O4 i  N8 A# h) c5 m9 S; Z/ M	4.5	6 6 A8 v+ p4 U+ Q* V, \	24 ! V" m/ g8 o% _/ B3 d( J2 p7 e
1000 ℃ 空冷淬火+700 ℃ 回火两次	800 ! F3 p6 L% H' m$ N4 G	5.0 9 d; T+ K, ^) F9 I. L7 w5 o	6.0 % ~5 q; C" o0 @6 M	7.6	25

  
& Z! `- E& A0 R# W* Z, ~
  由表2可以看出，增加1000℃淬火工序，对模具力学性能并无明显改进，说明铸造后仅采用两次回火处理是完全可行的，4Cr13Ni钢的冷热疲劳抗力显著高于铸铁。
4. 实际应用
  在11位自动压机上分别安装4Cr13Ni钢、Cr25Ni20Si2钢、Cr17钢、铸铁等材料制造显像管屏的凹模进行使用对比试验。铸铁凹模压制玻壳5000件后，因凹模中心严重龟裂而报废；Cr25Ni20Si2钢凹模因导热性差，不能适应压机连续操作，无法和4Cr13Ni钢凹模同机继续试验；Cr17钢凹模压制5万件因表面有砂眼不能再压出合格玻壳；只有用4Cr13Ni钢制玻壳模具时，压制15万次以上仍可继续使用，未出现龟裂。
  在铸造过程中，在模具毛坯型腔表面可能会出现一些缺陷，切削加工后，微小缺陷的暴露会影响到压制玻壳的质量，因此需对模具进行补焊以消除缺陷。
# Y9 ?# R3 B* g  补焊可采用氩弧焊，焊丝成分宜选用3Cr15Ni2(降碳、提高铬、镍含量)，补焊后应于700℃进行回火。
6 F: r! }" r; _  为提高玻璃制品的质量和模具寿命，可在模具型腔镀铬，镀铬层厚为0.01～0.02mm。经镀铬的模具，可压出一级品玻壳。
7 D5 b# d. o$ b$ L8 ]5. 陶瓷型精铸制模工艺
0 L. `3 r0 _( f5 x  陶瓷型精铸制模，工艺简便，成本低，不受铸件重量限制，且能获得高精度，低表面粗糙度的铸件。最适宜于生产模具类的铸件，如玻璃模、塑料模、橡胶模、热锻模等。对显像管凹、凸模要求很严格，如表面应光洁无夹杂，不能存在影响制品性能的任何内部或表面缺陷；对接触玻璃制品的模具要表面不允许有妨碍达到镜面粗糙度的任何缺陷，且型腔表面不得焊补。铸件金相组织细化、均匀，有足够的激冷层，以保证表面层的细化晶粒。
  如采用陶瓷型精铸成形，则完全能满足对模具的要求。
  5.1 母模选用  选用的母模精度及粗糙度应比铸件要求高1～2级。
3 M* A8 H8 u- v  5.2 精铸工艺  将硅酸乙脂水解配制陶瓷浆料，灌入水玻璃砂砂套内，结胶后起模、喷烧，进炉焙烧、合箱、浇注、清理，即获得所需玻璃壳模具。
* B' a0 W* o- e% |0 ?0 ~  5.3 应用  采用陶瓷型精铸工艺制作的氏体不锈钢显象管屏模具，模具型腔表面光洁，轮廓清晰，材质和表面质量均合格，与国外进口的显像管屏凸模对比使用，达到国外同类模具水平。
  如果采用水冷金属型衬套陶瓷型精铸，可更好的保证玻璃壳模的激冷层，细化表面层晶粒，可进一步提高模具的使用寿命。
  玻璃瓶用新型铸铁材料
  玻璃瓶成形模的主要失效型式有：氧化(起皮、剥落、麻点)、倒棱和变形。 鳞状剥落是玻璃瓶成形模报废的主要形式。影响模具使用寿命的关键因素是材质的耐热性，即在高温下，材质的抗氧化性、抗生长的能力。这取决于组织中的基体及石墨形态。
' n- K% Q" c2 p4 l2 M5 r- F% [  铸铁中加入铜、铬、锡等元素，能促进珠光体的生成，提高铸铁的硬度，从而提高模具抗倒棱、抗擦伤、抗磨损的能力。加入硅、铝等元素，形成致密的SiO2和Al2O3表面氧化膜，从而提高模具的表面抗氧化能力。
  为了提高模具寿命，研制了几种新型铸铁，代替原来使用的HT200铸铁，例如SMRI-86。几种新型铸铁的化学成分及模具使用寿命分别见表1及表2。
  表1 几种新型铸铁的化学成分(质量分数)
2 i& u. V. }+ j! E" D" ?

材料	化  学  成  分											金 相 组 织
	C	Si	Mn	S	P	Sn	Cu	Cr	Al	Mo	稀土	基体	石墨	保护膜
低锡铸铁	3.0～3.2	1.8～2.2	0.55～0.71	0.023～0.026	＜0.1	0.08	-	-	-	-	-	珠光体体积分数98%	A型	-
铜铬铸铁	3.0～3.2	1.8～2.2	0.55～0.71	0.023～0.026	＜0.1	-	1.0	0.65	-	-	-	珠光体体积分数90%	A型	-
中硅稀土	3.0～3.2	4.17	0.55～0.71	0.023～0.026	＜0.1	-	-	-	-	-	0.6	铁素体	蠕虫状	SiO2
中硅钼稀土	3.0～3.2	4.23	0.55～0.71	0.023～0.026	＜0.1	-	-	-	-	1.0	0.6	铁素体	细片状	SiO2
低锡蠕铁	3.0～3.2	1.8～2.2	0.55～0.71	0.023～0.026	0.1	0.08	-	-	-	-	0.6	珠光体体积分数70%～80%	蠕虫状	-
低铝蠕铁	3.0～3.2	1.8～2.2	0.55～0.71	0.023～0.026	0.1	-	-	-	2.5	-	0.6	珠光体体积分数20%	蠕虫状	Al2O3

  
  玻璃瓶模具寿命比较
% q% w% Y4 j2 t! y: ]

材料	工作时间(h)	制瓶数	失效形式
HT200	48	20000	氧化
低锡铸铁	192	83000	氧化
铜铬铸铁	96	41000	氧化
中硅稀土	76	33000	瓶变形
中硅钼稀土	195	84000	瓶变形
低锡蠕铁	260	110000
低铝蠕铁	235	102000

  
# W3 C7 |" n& c  低锡蠕铁玻璃瓶成形模具
' O6 h- w6 O& W' N  石墨形状对铸铁性能至关重要，已知片状石墨抗氧化、抗生长能力较差，而球状石墨导热性差，因此，采用蠕状石墨铸铁制造模具是理想的选择。
  表1 玻璃瓶模具的工作寿命

材   料	一次连续使用寿命		提高倍数 9 \& k  k- k2 Y' t; \) V0 O, }3 v(和HT200对比)	备注
	工作时间/h ! I! H, M& ~* V: [; ]0 \	制瓶只数/每模
HT200 - }: f! u- J( M# _	48 ; |- f. e! k* R$ b: a8 v4 N. K5 i	20000	-	氧化
低锡铸铁	192	83000	3.15 + R8 Q7 T- i) x- S5 Q3 L	氧化 4 b! L9 [7 G$ B, z/ E% k
铜铬铸铁 " [" S; i4 e0 [	96 % ]7 O2 y# G  ^" |	41000 + B+ I9 v  h; y* z: L" F% f	1.05	氧化
中硅稀土 / k6 A2 W7 Z& B1 c	76 9 X3 p) Z! y# o( _" A% q	33000	0.65	瓶变形 7 C" Y' u) D0 {7 h5 {7 b) k! G
中硅钼稀土 * P5 q1 O: Z' n* v	195	84000 & S. e- w+ ?1 V4 _3 ]3 D$ y	3.20 + G/ F1 d9 G( }	瓶变形 - g9 J% }3 r) t# s: t0 r
低锡蠕铁 0 T! H* a" N# a- \( v	260	110000 ( I5 c2 {# r/ F- d0 s	4.50	正常
低铝蠕铁 % ^% Q/ y3 X+ {$ i* L7 ^) n	235 8 q6 ?) j% n( w% G	102000	4.10 8 O- e. \) t; X0 v; p. [  h	正常

  
  从上表1中可以看出，模具寿命以低锡蠕铁与低铝蠕铁最高，但低铝蠕铁的熔炼及铸造工艺较为复杂，所含珠光体量也很少，对耐磨性不利，因此，以低锡蠕铁制作模具较为合适。

corrugator

综上所述，低锡蠕铁制造玻璃模具是比较理想的，表2为低锡蠕铁玻璃瓶模具使用寿命及与HT200铸铁的对比数据。采用低锡蠕铁制造的啤酒玻璃瓶成形模，最低使用39天，生产啤酒玻璃瓶36.7万只，最高使用87天，生产啤酒玻璃瓶82万只，平均每付模具生产啤酒玻璃瓶54.84万只。
  表2 低锡蠕铁玻璃瓶模具的寿命
! w: e* v2 N5 |8 E

模 具 编 号	一次连续使用寿命		提高倍数 - k. b0 `& m% T' w; N2 h(和HT200对比)	备注
	工作时间/h	制瓶只数/每模
1	260	109200	4.46	均可继续使用
2	210	88200	3.41
3	440	185520	8.27
4	231	97020	3.85

  
  SMRI-86型合金铸铁模具
  1 化学成分
' C+ [+ E8 w( G: o8 {  合金铸铁化学成分见表1所示。
  表1 SMRI-86型合金铸铁的元素含量(含量分数)

元 素	C	Si	Mn	P	S
	3.27	1.92	0.68	0.078	0.049

  
8 v$ Q9 P, O/ B  J5 e3 B  2 力学性能  经1320～1340℃浇铸成形，铸态硬度240～250HBS。经600℃、8h时效处理后，硬度为204～216HBS。
( i& a; a5 w; o" m+ x" K6 C6 I" V  抗氧化性、抗生长及热疲劳抗力均优于灰铸铁。其力学性能为σb＝260MPa，σbb＝480MPa。
! d* |+ _2 n6 d4 J4 q( R  3 使用寿命  用SMRI-86型合金铸铁制作640mL啤酒玻璃瓶成形模具，制瓶机机速为6.2次/min，使用寿命比灰铸铁提高1～2倍，见表2。
8 M7 u# W# e0 z& N, a+ Y  表2 SMRI-86型合金铸铁的玻璃瓶成形模具寿命
4 u3 E! @. G: `! h) H4 i         

模  具  名  称	模  具  材  料	清洗次数/次	使用寿命/万只	失效形式
640mL啤酒玻璃瓶成形模	SMRI-86型合金铸铁	3	65	模底部位棱角处磨损
	Cr-Mo-Cu合金铸铁	5	20	型腔磨损、氧化
	日本低SiAl系蠕铁	-	30	-
	英国ABX合金铸铁	-	40～50	-
	比利时R-7合金铸铁	-	50～60	-
	英国BZX合金铸铁	-	50～60	-

  
; K( y5 F: x1 s$ _2 F  m  @8 R  稀土蠕铁制造医用盐水瓶模具
* }  v7 d' L6 m  o$ [9 e  1 稀土蠕铁化学成分
  合金元素含量见表1所示。
7 C! Q8 x2 }4 D: `4 A; W  表1 稀土蠕铁化学成分(质量分数)

元   素	C	Si	Mn	Cr	Re	Mg
	3.8	1.4	1.8	0.4	0.03	0.035

  
  2 模具组织  基体为铁素体加珠光体。石墨形态：模具内腔为球状，中间为球状和蠕虫状，外部为蠕虫状加片状。
  3 力学性能  σb＝528MPa，硬度为225HBS(而合金灰铸铁分别为220MPa和172HBS)。而采用稀土 蠕铁的玻璃模具，使用寿命可达24万次。
（发完）
) p. ?  Y( Z+ N% U9 y
[ 本帖最后由 corrugator 于 2006-10-21 13:53 编辑 ]

phg68

爱死楼主了，这么好的资料！谢谢！

pupusxh

这个很管用的！谢谢楼主！

fly00000

爱死你了！！！！！！！！！！

whdwss

楼主辛苦
像楼主学习

gsh001

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  Y! M# Y" b! k- G) S2 x% l1 \  p# b工作地点温州
有意向的请回复我，并留下你的电话和联系方式

mideas

太好了
$ ~& C) j7 a+ v, r资料好丰富啊

lijingyan423

楼主真行，这多东东，你都发完，我真服了你，我下了，谢谢。