冷作模具钢的牌号及应用

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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
& H8 y, n0 f5 `% U　　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%)

牌号	C	Cr * s& G: W- S1 S	Mo	V $ T" @! e1 u4 B	Si	Mn   }: m) N; ~1 U; O) R% f	Ni	W 1 i5 F* w4 H% Z" n
GD	0.69 9 [; p9 L! G0 B  a: ]! ^5 n6 H' u0 |. z	1.15	0.45 0 j5 g1 i$ q9 o0 o$ J	0.18	0.70 / a9 k" L$ }% ^7 F; l" f+ q	0.85	0.85	―― , y/ v; `: {  R% f% |8 d" W4 ?1 D
DS 1 s) s+ I* L, j; z# a8 a	0.59 0 f" R/ h& p+ D0 V* p	1.15 % g& T7 n/ ]6 l3 X8 |% Y# S* ^	0.25   ^2 K) n3 A5 H$ z. I	0.20 ! Y, H$ t4 \1 r' R% G6 X1 l; h% j	0.65 9 k/ U' b1 x* B- v1 d	0.88	0.88 # e2 P) L: b0 ~8 L, g- O. c	0.50 3 _, b" W# ~, u. U# K
D1 . {1 n9 @, B/ h1 g	0.95 ' W/ U& M; i) D/ S) \	0.50	――	0.20	―― % h9 D" C( p3 q$ @4 H2 T	1.20	―― % F4 z+ r3 n( T	0.50 1 _( H/ x. F: P- A1 y
CrWMn	0.98	1.05	―― ! |- P  ^+ Y" M8 [% Z9 Q# B	―― 5 _9 x' T& }3 `  x: a	――	0.95	――	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 。
, Z) g4 `% N9 {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。
  X$ |5 K+ r2 z, @. A3 f& K# b4 y表 2 为基体钢化学成分。

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

牌号	C	Si , h3 G6 s9 f) z. Q0 r, s	Cr 3 k2 s8 E  e" ~/ y/ \	W ) W) ]( v  R$ Z0 j$ S5 }3 `- C; M	Mo ; f! N3 W7 H3 _4 R2 \) F  b  y1 j	V 1 H7 z" L1 W- V( r* j' Q$ T  [	Nb 4 K- m% Q! b9 U5 y	其它
65Nb . m! q6 H+ q3 q! M/ U8 V. E! Z	0.65 , U, C. `9 C+ C0 x1 j	――	4.1	2.75	2.25	0.95 9 ?8 a9 s) M  V: Y7 z8 X	0.25	――
LM1 4 g; G+ G+ G- B. b5 u	0.65 9 n. P) r% C" _( Q4 F5 z! n: F	―― . M; l' T+ ]* x	4.5   W0 \  `, D& z2 P	8	―― 6 b: r$ e5 l2 e6 i5 ~	1 4 X5 M- R! ?% q% K( W	―― * B* @* ^" ]# p* M	0.2Ti
LM2 / }' U! I1 D1 b8 ?5 K' o	0.65 ! {4 c7 X1 g2 h- h" p	1.0 + C( e0 S0 C2 v3 {+ k	4.9 + y" v- u- b+ i2 K: F; q  d	2	3.1	1.2 ! s. i) `6 g, H* T+ p9 d	―― $ W8 C+ b3 a% y- J; ^: m	0.2Ti & {4 v1 z, _7 x% R- Z$ N

　　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。
$ F& `' R) r3 U$ y　　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。
6 m& _0 g8 o/ F3 Z2 f•  韧性较高的冷作模具钢
0 x3 M$ h. i( v1 q1 D& C5 s) \　　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[/url]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。
0 e; k9 v' h8 ^9 h　　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。
( T6 E8 S( T+ _# e) J2 V9 c9 b
/ _5 i9 w  e8 }5 O2 x) Y; H9 X[ 本帖最后由 zzsxgslt 于 2007-7-23 14:02 编辑 ]

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我 用过CR钢和GM钢，用在精锻模具，ER没用过