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。
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表 1 为低合金冷作模具的化学成分 (W%)

牌号	C 5 u& @4 ^! l/ S! `; [. F3 U	Cr	Mo 4 N+ Y' O. }5 }	V	Si % b8 m3 o  o4 L	Mn 3 S3 C( N; k. C" h5 A8 O	Ni 7 c( c: D( X! D. `0 n3 `& l4 m	W / F& H4 [3 L+ ]
GD 3 x, L& X( H" E+ N( |( N# C	0.69	1.15 6 I+ c' O& \5 v5 h) n1 a	0.45	0.18 $ j! R7 C2 c# F' U	0.70 # o8 Y% {8 f5 f( \+ o% l4 z	0.85	0.85 0 [4 I3 u2 b5 G2 ~7 h9 b5 @	―― ( p1 N3 ^! F* q
DS	0.59 . y$ g8 I. P+ f: L8 o: U  i, `	1.15 7 ^: C0 l+ W; S4 [	0.25	0.20 5 L, E- N7 v+ D# D+ L	0.65	0.88 & o" ^5 v$ |: h6 `4 D# X5 R	0.88 " C8 G: o5 P5 J% q' k/ I	0.50
D1 , R6 I" R* s! w7 }  U9 h2 N$ L	0.95	0.50 0 O: T& Y* K5 N0 P! }, |	―― ; }2 z, q: ]& u% p9 B4 G+ }( W	0.20	――	1.20	――	0.50
CrWMn ) F8 t& V) ?; L1 {# _$ S	0.98	1.05 # a, b* ~4 V9 G' F+ Q	―― , _+ I4 I8 K* e  s, I6 P: I	―― $ U7 H- r8 t' X! \3 Q8 [	――	0.95	―― * f7 E3 @/ M: ?1 P2 ^+ I+ `3 O	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 。
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。
' v7 W# `- n! T! _+ W•  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。

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

牌号 , V5 j/ N! ~/ j2 u+ F4 @  H/ L7 `% F1 U3 J	C	Si : t, ]5 H, y! [' X- M6 \% ?	Cr	W 3 p7 j' m& B7 H! }	Mo	V	Nb ( f/ A. V- m: ~4 I	其它 + G" A& l# D' g$ F; _- z. g% s
65Nb	0.65 % I3 ]8 ?# ?. L3 b" p/ o	―― 5 ]* d/ F$ A0 A3 o	4.1	2.75 . w. {, C& v' ]! `4 ^	2.25 ) }  }, n% C5 p8 v' U" C8 W$ U0 m( ]	0.95 ; h( p6 ?, @& k% |% s. m	0.25 % o7 N' y1 f$ w* F1 Q	――
LM1	0.65 & T1 l4 ]. \( @, Z1 f$ {	―― ; m% |/ O% [8 s, t) @6 Z& a	4.5 - }" Y  R3 a1 W$ O	8 ' Q$ _" }  K( R) S" |	――	1	―― 4 [  V1 Q6 W* Z, W	0.2Ti + Q0 [5 A* c; _# c- T4 R
LM2 . U- `3 e' H) F3 n3 p* z	0.65	1.0	4.9 * F% H! R2 Y5 n& v) Y4 ^: f	2	3.1	1.2	―― & g/ h6 n& G6 A  F, @( e	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。
　　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。
0 j  `# b' X# h•  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。
　　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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6 P! S- J  ^, e4 _# `% ^6 J& y6 k6 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