冷作模具鋼材料----冷作模具鋼的牌號及應用
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冷作模具鋼材出廠狀態、相關參數和注意事項
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冷作模具鋼的牌號及應用
當今,我國常用的冷作模具鋼還是CrWMn低合金工具鋼和Cr12MoV、Cr12高合金工具鋼等鋼材。但由于其碳化物偏析較嚴重,特別是在模具規格尺寸較大時易造成畸變的方向性和強韌性的降低。現先容一些國內外新研發的冷作模具鋼,供冷鐓緊固件模具制造參考。
•低合金冷作模具鋼
該鋼的主要特點是工藝性好,淬火溫度低,熱處理畸變小,強韌性好,并且有適當的耐磨性。在鋼中加鉻或錳可進步淬透性,并使鋼在淬火和低溫回火后保存一定量的殘余奧氏體,減少畸變;加進硅或鎳可使基體強韌化,并進步回火抗力,在相同硬度下,比其它同類鋼有更高的強韌性,加進鉬或釩可細化晶粒。表1為低合金冷作模具的化學成分。表1為低合金冷作模具的化學成分(W%)
牌號
C
Cr
Mo
V
Si
Mn
Ni
W
GD
0.69
1.15
0.45
0.18
0.70
0.85
0.85
――
DS
0.59
1.15
0.25
0.20
0.65
0.88
0.88
0.50
D1
0.95
0.50
――
0.20
――
1.20
――
0.50
CrWMn
0.98
1.05
――
――
――
0.95
――
1.40
GD鋼(6CrMnNiMoVSi鋼)經900℃淬火和200℃回火后仍保持適量(約15%)的穩定的殘余奧氏體,未溶碳化物均勻細小,有利于減少畸變和進步鋼的強韌性,而且GD鋼熱處理后畸變量小于CrWMn鋼,用于制作易崩刃斷裂的冷沖模(如切料剪刀片等)具有高的使用壽命,硬度60~61HRC,沖擊值145J/cm2。
DS鋼經900℃淬火和200℃回火后有較高的強韌性,硬度59~60HRC,沖擊值210J/cm2,沖擊韌度高于6CrW2Si工具鋼。
•基體鋼
基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體化學成分相同的鋼。我國研制的一些基體鋼,如65Cr4W3Mo2VNb(簡稱65Nb)鋼、65W8Cr4VTi(簡稱LM1)鋼,65Cr5Mo3W2VTi(簡稱LM2)鋼。
表2為基體鋼化學成分。
基體鋼化學成分見表2(W%)
牌號
C
Si
Cr
W
Mo
V
Nb
其它
65Nb
0.65
――
4.1
2.75
2.25
0.95
0.25
――
LM1
0.65
――
4.5
8
――
1
――
0.2Ti
LM2
0.65
1.0
4.9
2
3.1
1.2
――
0.2Ti
我國開發的幾種基體鋼的主要成分相當于高速鋼淬火組織中的基體,但含碳量稍高于基體的,以增加一次碳化物量和進步耐磨性,此外,還加進少量的強碳化物形式元素鈮或鈦,以形成比較穩定的碳化物,阻止淬火加熱時晶粒的長大并改善鋼的工藝性能。
LM1和Cr12MoV鋼的強韌性對比硬度前者62.5HRC,后者61.5HRC,無缺口試樣沖擊值前者30J/cm2,后者則只有5J/cm2。基體鋼具有較高的強韌性,廣泛用于制作冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓成型模具。65Nb鋼還可用于玄色金屬的溫擠壓模具。
•韌性較高的冷作模具鋼
為了進步冷作模具鋼的韌性,并進一步增加鋼的耐磨性,我國研制LD、ER5和GM鋼等,日本的TCD、AOF11、DC53鋼,美國的DIE鋼,瑞典的ASSAB88鋼,奧地利的K340、K360。
這些鋼的化學成分有如下特點,適當降低鉻含量以改善碳化物偏析,增加鎢、鉬和釩的含量以增加二次硬化的能力和進步耐磨性,此類鋼大都采用較高的淬火溫度(1140~1160℃)和1~3次高溫回火(520~560℃)與Cr12冷作模具鋼比較,有較高的韌性和更好的耐磨性,因而制作的模具有更高的壽命,更適于沖床和多工位冷鐓機的使用。
LD鋼的適宜淬火溫度為1100~1150℃,回火溫度可選530℃~550℃,硬度59~62HRC,制作冷沖模、落料模、冷鐓模等代替Cr12MoV鋼,模具壽命有明顯進步。
ER鋼1120℃淬火和580℃回火三次后,有佳的二次硬化效果。強度、韌性和抗沖擊磨損的能力均優于Cr12鋼,適用于制作精密、重載和高速冷沖模具,具有高的使用壽命。
GM鋼由于合金元素與碳的配比適當,具有高的二次硬化能力,1120~1140℃淬火540℃兩次回火后,硬度可達64~66HRC,保證了優異的耐磨性能。GM鋼制作的模具有沖床上使用和制作多工位級進模,使用壽命比Cr12MoV鋼進步數倍,用于制作高強度螺栓滾輪,滾制12.9級40~42HRC螺栓,壽命比Cr12MoV鋼進步10倍以上。對GM鋼還可以采用1070℃淬火,150℃兩次回火的低溫淬火、低溫回火工藝,硬度為62~63HRC,尤其適宜制作冷鐓模具使用。
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