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
　　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	Mo	V 0 B. O' Z  p6 r6 g# G; S& |	Si	Mn	Ni	W $ _1 y- p6 b  n3 m+ t
GD	0.69	1.15	0.45	0.18 1 f3 x. b6 P, l& g	0.70 / ^" l9 u0 ~) H) {* v, y	0.85 / R$ y) G. c0 Q2 y, _! F	0.85 1 I( Y3 f+ f. {9 F2 u0 x  |# V	―― % Y/ q; ]) r( U% [
DS ' _; a/ X$ Y- s$ l	0.59	1.15 6 q% m, k9 N8 L' k! D  T	0.25 - K9 y- o" j1 |6 ?	0.20 % I5 `; x! c5 v/ @	0.65	0.88 5 i4 `8 j5 b; M* z	0.88 2 g1 @& T: ]& M# z2 C	0.50
D1	0.95	0.50	――   ~& H) g+ f- O5 e0 A% M( ~; Y2 q	0.20	――	1.20	―― 3 N1 B4 H. g. ^9 `& j	0.50 ; r- g4 P, z! `0 Q0 V# n
CrWMn	0.98   B1 W/ v; q/ W' T" f% T	1.05 ) x/ Q* @0 f" Y	――	―― * A4 Q7 q! r: M  k% \* a4 ]	――	0.95	―― % k/ w  [$ a% T- @	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 。
" p3 H- t6 ~1 I  m/ x' ~) }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。
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 V6 m8 V8 r+ L. _4 b$ u	C	Si	Cr : M, u; a$ u7 g1 V- x, T6 M	W	Mo	V	Nb 8 F$ H. H) z& A0 a	其它
65Nb 5 ]' ?7 J* ~: L: b5 S	0.65 $ l/ l. W# s: d1 w1 k	―― 8 e0 U( C; B5 o* m5 ~( b& V$ ^	4.1 ' V0 X) i  O4 G6 C3 N: M	2.75	2.25	0.95	0.25 , Z5 v, @: p+ w; @& l- E, p	――
LM1 + ]% u# h' h1 \$ d& @) g- E) V* Q	0.65	―― ! y& t* w( ~& B8 ]6 S	4.5	8 ; k' S& L& o" x	―― - s, A1 D1 A, b* H	1	―― ' F, h& Y' L+ k; u' j( l	0.2Ti 2 Q5 E# E; t  u, K
LM2 - K5 Y9 l5 y$ n0 L5 @1 N/ \! o. @0 R	0.65 , A$ ]4 ?6 Q1 r8 h" w) h  e	1.0	4.9	2 4 L7 \0 ^7 Y/ a& e	3.1	1.2 0 z1 i. P/ `/ N, x8 I	―― ! F9 U( z: v" I6 T1 p5 n	0.2Ti

　　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。
1 y+ ^1 S  t0 O3 w5 `/ K' c　　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
! e& T% j3 _) r3 f" |$ g" {　　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 。
4 W1 y) q5 n7 h$ N$ g　　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。
/ B/ Q0 _! K# E, C' H. s- l　　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。
: C5 P  m; ~! B8 D" r; F/ S　　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。
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$ N4 @# B6 u; h& P[ 本帖最后由 zzsxgslt 于 2007-7-23 14:02 编辑 ]

xutie

我 用过CR钢和GM钢，用在精锻模具，ER没用过