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
% [& N/ g% L# @3 J( v; p) w, C' x　　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。
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表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

牌号	C   t! Z  v1 y: [. D- c4 W% U/ _! U8 o	Cr	Mo	V : R4 `# c5 L* j+ l3 H; n7 o% G( m	Si	Mn	Ni	W
GD 3 g9 L- H# ^! K. {; R0 _	0.69	1.15 ' w1 a( X% T6 u* ]	0.45	0.18	0.70 0 \* @: c2 E" |3 o! v	0.85	0.85 : R+ Z, C, ]. F! x	―― # [) x9 |6 q( R- @5 d# f
DS	0.59	1.15 0 i0 r, g! F  ?	0.25   W$ z6 j/ u6 ]# x9 x, P	0.20	0.65	0.88	0.88 , Z+ ~" b) J) n" A8 K7 M	0.50
D1	0.95	0.50	――	0.20 ) k1 c( U2 W# E8 N/ Z( c0 N! L	――   b4 v6 E3 t% ]8 Y' Z, [! D2 Q	1.20	――	0.50
CrWMn	0.98	1.05 , E+ V1 W3 E: V* a	――	―― & a4 m. n5 G( R  D8 t	――	0.95	―― , }, p5 S9 D) n8 o  h	1.40 9 ?; ~/ Q8 L7 Y

　　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 。
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。
2 ~# G9 }5 h1 L! m) Q) [•  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。
表 2 为基体钢化学成分。
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基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

牌号 , ]  {4 s$ i* B$ L( ]* e# B	C	Si	Cr	W 4 |7 ]. O3 |; V4 \9 I	Mo	V	Nb / x6 T% m, t0 g5 X- |	其它 6 [) @: P9 ^- u
65Nb , B& C- i) [+ d4 D4 D5 x# ^	0.65 ( A2 i; L2 f' d& W4 T5 N7 _% N1 }$ F	―― , S: Y6 y2 u9 P- E' U	4.1	2.75	2.25 4 S9 b' j2 h6 d3 o6 ]/ T" }	0.95 % ?7 [/ n0 y8 a) g0 S& \	0.25 . v$ j; L! F) B	―― & A2 r9 A( R4 n5 n9 ?1 `/ i
LM1	0.65	―― , u6 p' G0 b4 A, P& j- l2 p	4.5 * L8 b# y/ _5 Z& o) m# a! P	8	――	1 - x3 z2 Y2 b- e2 q5 a	――	0.2Ti
LM2 $ t' f+ V. U- Z3 n8 ]7 C, k	0.65	1.0	4.9 - [# n2 p9 h& k8 d. \% Q: A# I- t	2	3.1   x* L' l6 S( A1 z% U' {9 x	1.2 : t  R  c( j+ n3 v- ~2 x	―― 1 O1 r! A$ F/ b! w8 T5 b	0.2Ti 7 J9 p0 d6 z1 }

　　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。
& W+ {$ @+ f# y* x, L　　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。
•  韧性较高的冷作模具钢
　　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 。
+ a& G  L$ L1 Z& b' a8 b　　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。
' D. _! z- l1 D" T9 k2 b& I　　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。
　　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。

) ?2 O- M3 q/ z/ o* k9 \[ 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