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	Cr ! a0 C4 C* I; w! d. d	Mo " F1 Z7 J3 t- A	V # ]( E. N7 C4 t( ^; k	Si , M1 @+ ^" p2 H) F	Mn	Ni 9 M2 g& q! k  H2 i0 v! V! \5 H5 ]	W
GD / j9 k1 a. _8 c+ d" e% A* e, e	0.69 6 V$ C* r9 B: W' J; f1 B	1.15 ' X" c) e) t$ P3 J* T	0.45	0.18	0.70 7 P+ K- y) M* Q- k9 v	0.85 8 c3 n3 H9 m6 |1 `	0.85	――
DS $ V' B, x' u0 g( m) H	0.59	1.15	0.25 * {2 X. R5 \& q. s) h	0.20 2 I7 C( l4 Z3 R  N6 u, \8 z$ t! X	0.65 ; G$ i8 q2 C9 G	0.88	0.88	0.50 / j: F5 q" B0 k" a6 b
D1 6 i  u3 y: ~1 M! j# n	0.95	0.50 / h; v/ L8 N- G  z. r	―― 0 J5 I" y( M, Y  y6 Z	0.20	――	1.20 # f. L/ c+ e: z3 C/ ~' C2 }* n/ R( Z$ X* b	―― 6 e: z. L; }3 `+ N; C5 Y	0.50 8 A% o2 M0 }) X/ y% Y& l
CrWMn , G; K0 `! Y0 {8 z0 E6 n- n; |	0.98 % h7 k+ Q0 Z% d& R- J# a) [/ Q	1.05	―― # x; V$ @9 D" }$ e, _2 N	――	――	0.95	――	1.40 ( L' t3 w1 F4 [; [

　　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 。
$ i' d& w7 q) gDS 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。
8 D! ]* U( q3 J' C. _8 U# {•  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。
  C8 l1 P- k5 b# @* W8 u

基体钢化学成分见表 2 （ W% ）

牌号 8 D0 ]/ x* O% E# @% a# ^	C ' F& l8 T. y! a	Si	Cr	W   u: V( w  @# s5 D: K1 P/ z	Mo	V 5 N4 z/ d$ P3 s% f	Nb	其它   ~+ w$ C2 K4 S. G! F' `
65Nb	0.65	――	4.1	2.75 9 k6 D; p' ~7 I' ]$ ?. |* E0 b5 T	2.25	0.95	0.25 ( c0 P/ s; x3 {9 s3 @	―― ) y( x5 g: b9 Y/ q. Z
LM1 " r3 [! G  [4 I	0.65	―― 0 q1 ?1 u- [& z	4.5	8	――	1 0 i" |7 V6 @2 D1 Y3 X	――	0.2Ti + i' Q9 |4 M; y
LM2 & X, d$ m' j# }	0.65	1.0 7 j% a! D5 N6 H' p) t" D" k	4.9	2 ' u4 C* q+ ]$ Y, a, a	3.1	1.2	―― 1 ~8 k1 B: C- E1 h" |0 m	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。
8 C7 M4 p  X+ O' `•  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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! i8 v. ~$ E# l[ 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