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 ( q2 s3 w7 q+ d$ ~1 ^% R	Mo 9 I$ }9 \- g0 B; V: f& S	V	Si	Mn ! X" O4 P+ e; C/ C! p; M	Ni	W 5 `8 l' ]) @1 r. s% N+ Y+ _
GD	0.69 $ Y" S# X: g! H: H	1.15 + h8 W$ @% @4 |+ o& k1 s) i	0.45 ! U1 _- w4 {, _& r% d" B* g	0.18 8 w, v) X. A; @1 ^  |6 s  Y	0.70	0.85	0.85	――
DS . |8 G2 I: M: ?) Y	0.59	1.15 5 u( W* _8 P9 ?" d4 E( V3 t7 [	0.25	0.20	0.65 : j  t7 C* k6 X1 w	0.88 ; U4 q- A3 z$ F	0.88 1 H6 W, u) G8 x6 }8 I	0.50
D1 * o* i( P$ S$ n, l# U) S- x	0.95 7 ^2 p, f5 w. `* q% Y	0.50	――	0.20	――	1.20	――	0.50
CrWMn , l- i: R- _+ s7 E( r4 \+ U	0.98	1.05	―― . M( f% D  _) }- B: g9 M2 ]5 l	――	――	0.95 : x6 g. E* I* f+ T! }+ f/ b% @	―― * ^6 U2 p% Y: @: z; z7 T. a" f+ X	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 。
5 m% O* P4 ~1 w) t- g7 ~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。
% F( x  d8 g8 Y•  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。
! F7 e* z/ s2 |, }6 `* k1 F, u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 * X1 X3 R+ m' P8 v: H	Si	Cr	W 4 s, V& W2 e! _2 t% z1 i	Mo . E6 S8 D; ]1 r/ M	V + _% E* O# c1 u0 l4 L0 d: y$ L	Nb + n, \/ S. I8 J( W& t	其它
65Nb 1 D* G* P3 `( M5 F' ]$ n) n/ d; x	0.65 6 F9 B# C" f5 n! @7 q  X	―― # C+ a0 N9 T: S' l	4.1	2.75 ! J, Z: ]7 h! M" O3 J; d. e5 S( A& _	2.25 * |$ ]: B6 D9 }4 v8 G  y% p	0.95	0.25 2 v# C$ I1 j/ {9 a	―― 0 E- a# o& \- z- B; z7 b9 a
LM1 4 W( `. m) A7 L1 ?! O5 w2 g( S* L! U	0.65 1 t8 Y/ P: e8 h$ R	――	4.5 6 g+ x- m$ j3 B) l  K( Y	8	――	1 1 h9 Y: p+ f, r; k/ G+ r% U. t	―― 9 n* c8 i4 M- z4 C* K. }* a	0.2Ti ; J4 x2 O& t* ]" c+ |3 x# k  o; D
LM2	0.65	1.0 8 w7 S( `) i6 W6 ?	4.9 2 D) k( j. H! m8 g	2	3.1	1.2	―― # ~3 `3 a# G) e$ y* y	0.2Ti : \; X- A9 s: l- k8 O( S4 H

　　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。
•  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 。
　　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。
# x' m- v) f+ n0 w) Z, C　　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。
4 N% c: S" G* n1 ^　　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。

. j7 J8 d( ~$ z[ 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