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
( j' A7 s/ X* Z　　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。
0 j- ?4 D: [) `0 A" T: b" a- W

表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

牌号	C & t4 Y& M, I0 l6 e8 i4 f6 @" F  y	Cr	Mo 1 q( G4 o' \+ Q1 z	V ! E* Z# H' m& z  I) s9 J	Si 1 Z# _" N  x# Z2 @2 |	Mn 4 ~. e. I% W7 [' {  X	Ni	W ! p: i* R5 W( S) v
GD & _6 I5 p( Z) h$ }	0.69	1.15	0.45	0.18 3 t/ D) d# \! i: p# o. k	0.70	0.85	0.85 9 c. e+ Q3 \; R	――
DS 9 s/ @+ j: k  [; ?& i	0.59 # |6 N* A" g+ t, A$ q% v	1.15	0.25	0.20	0.65 - g, D$ @. u# J, Q- `# g	0.88 - @; B: n& S% h4 M! R# E	0.88 ; u& U/ y* b* F3 X2 V	0.50 - w( J" t$ ]$ |8 P$ N# r- @
D1 ( w9 v3 a' r- b! Z. G) R	0.95	0.50 ) A* D3 Q( T8 }; E9 E* N8 i3 `5 o) W% O3 T	―― / T6 i/ E8 t; l# n& @1 _# V	0.20 ! J9 i7 W" e, z# ~( y	――	1.20	―― 7 Y$ v7 T1 |+ O2 X	0.50 5 Y# D4 {9 o0 g* H! J4 T2 k3 P# m' R3 r$ B
CrWMn 4 w/ R- S; }0 T5 K	0.98 3 t2 ?& |$ y; C0 O$ m	1.05 2 f6 ]  U& h1 `- Z5 Y, n1 i6 W& G- W	――	―― 9 S9 p( p" ]1 k* _4 D8 n) f7 n8 A- P	―― + M1 F& _' i1 B( t	0.95 1 i! }; K& E9 t5 x! M	――	1.40 6 B0 I" x; g1 M" w* C& u$ Z2 O

　　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 。
0 Y+ @) r% a  V9 p- [2 G1 f! lDS 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。
) H8 W; b; d7 e9 `4 s) i•  基体钢
) X& X" {8 C' Q3 D$ W! m+ c9 Y& B　　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	C * [, h( |  ?5 Q	Si	Cr $ t! Q& r9 r6 T1 q	W	Mo	V	Nb	其它
65Nb / i, K' A0 H; ?& N# P# A	0.65	―― - c$ ]! A0 r. U, f3 P	4.1 9 p; k1 \: F+ i8 D8 Q! [+ ^, ]	2.75 ) Q" [" k" Y/ A( W. f3 D	2.25 / B  G) \9 f- x- r) [0 G, D/ W	0.95	0.25	――
LM1	0.65	―― : O* t1 _/ R" i	4.5	8 9 |( i! C- P# k1 g# o/ K" S+ `	―― ; L9 u8 {7 z8 A+ R3 u, C, e	1 # r- J# ?5 P+ n2 ~7 p9 P3 [* ]1 c* M	――	0.2Ti 4 v- i# f, g2 T' w; n( }0 x
LM2 ) u7 K$ S: x4 o0 j5 Z	0.65	1.0	4.9	2	3.1	1.2 - O5 M  p8 K1 O. c$ h( u  B8 X2 k( j	――	0.2Ti 6 I. f# y8 j3 o$ Z! ~6 u: Z6 d) j

　　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。
　　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。
- j; s9 K6 e: i9 p•  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 。
' i+ ^1 e/ \$ G0 @　　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。
$ f; N. I' |1 b2 e; x2 B8 [" ^　　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。
8 }; v# i: A) L" ?1 A9 ^; b　　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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( f$ h! w) N- X2 O  Q3 P[ 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