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一、冷作模具鋼
冷作模具鋼包含生產(chǎn)制造沖裁件使用的模具（落料沖孔模、修邊模、沖針、剪子）、冷鐓模和冷擠壓模、折彎模及拉絲模具等。
1.冷作模具鋼的工作性質(zhì)及技術(shù)性能
冷作模具鋼在工作中．因被原材料加工的變型抗力非常大，模具工作部位承擔(dān)很大壓力、彎曲力、撞擊力及滑動(dòng)摩擦力。因而，冷作模具的穩(wěn)定報(bào)廢原因一般是損壞．也可能因破裂、崩力及變型偏差而提早無(wú)效的。
冷作模具鋼與刀具鋼對(duì)比．有很多相同點(diǎn)。規(guī)定模具有強(qiáng)的硬度和耐磨性能、強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度和充足的延展性，以確保沖壓加工流程的順利開展、其不同之處在于模具樣子及制作工藝繁雜．并且磨擦范圍大，損壞幾率大，因此刃磨下去艱難。因而規(guī)定具有更高的耐磨性能。模具工作的時(shí)候承擔(dān)沖壓力太大，又因?yàn)闃幼臃彪s便于造成應(yīng)力，這就要求具有很高的延展性；模具體積大、樣子繁雜．因此要求高的切削性能、比較小的變型及干裂選擇性。總而言之，冷作模具鋼在切削性能、耐磨性能與延展性等上的要求要較刀具鋼高一些．但在紅硬性層面卻規(guī)定比較低或大部分沒要求（畢竟是熱態(tài)成型），因此也隨之構(gòu)成了一些適合做冷作模具使用的鋼材牌號(hào)，比如培養(yǎng)了超耐磨、微變型冷作模具建筑用鋼及高耐磨冷作模具建筑用鋼等。
2、鋼材牌號(hào)挑選
一般按冷作模具的適用范圍，能將鋼材牌號(hào)挑選分成下述四種狀況：
（1）規(guī)格小、樣子簡(jiǎn)易、輕負(fù)載的冷作模具。比如小沖針，剪落鋼板剪子等可以選用T7A、T8A、T10A、T12A等調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)制造。這類鋼的特點(diǎn)是；可加工性好、價(jià)格低、由來(lái)非常容易。但是其主要缺點(diǎn)：切削性能低、耐磨性能差、淬火變型大。因而，只適合制造一些規(guī)格小、樣子簡(jiǎn)易、輕負(fù)載的一種手段及其規(guī)定硬底化層較淺并維持高耐磨的冷作模等。
（2）體積大、樣子繁雜、輕負(fù)載的冷作模具。常見的鋼材牌號(hào)有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等合金結(jié)構(gòu)鋼刀具鋼。這種鋼在油里的淬透孔徑大致可以達(dá)到40mm之上。在其中9Mn2V鋼是中國(guó)近些年發(fā)展趨勢(shì)的一種沒有Cr的冷作模具建筑用鋼．可取代或者部分取代含Cr的鋼。
9Mn2V鋼的滲碳體不均勻性和淬火干裂選擇性比CrWMn鋼小、滲碳選擇性比9SiCr鋼小，而切削性能比調(diào)質(zhì)鋼大．它的價(jià)格才比后面一種寬約30％，因而是一個(gè)值得全面推廣的鋼材牌號(hào)。但9Mn2V鋼也存在一些缺陷如斷裂韌性不太高，在制造使用時(shí)發(fā)現(xiàn)破裂狀況．此外回火可靠性較弱，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時(shí)抗拉強(qiáng)度及延展性出現(xiàn)了低值易耗。
9Mn2V鋼可以從硝鹽、滾油等制冷效率比較和緩的淬火介質(zhì)中淬火。對(duì)于一些變型很嚴(yán)格而強(qiáng)度規(guī)定也不非常高的模具，可采取馬氏體等溫過程淬火。
（3）體積大、樣子繁雜重負(fù)載的冷作模具。須選用中鋁合金或鐵素體不銹鋼．如Cr12Mo、Crl2MoV、 Cr6WV、Cr4W2MoV等，此外也是有采用彈簧鋼的。
近些年用彈簧鋼做冷作模具的趨勢(shì)已日趨擴(kuò)大、但需強(qiáng)調(diào)，這時(shí)已經(jīng)不再是運(yùn)用彈簧鋼所具有的紅硬性優(yōu)點(diǎn)．而用來(lái)高切削性能跟高耐磨性能。因此．在熱處理方法上都應(yīng)有所不同。
采用彈簧鋼做冷模具時(shí)要選用超低溫淬火，以提升延展性。比如W18Cr4V鋼做刀具時(shí)常見的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時(shí)，則應(yīng)使用1190℃的超低溫淬火。亦如W6Mo5Cr4V2鋼．選用超低溫淬火后可讓使用壽命進(jìn)一步提高、尤其是顯著減少了耗損率。
〔4)受負(fù)荷且刀間單薄冷作模具。如前所述．前三類冷作模具用鋼的性能指標(biāo)規(guī)定都以高耐磨性能為主導(dǎo)，因此全部采用高碳鋼過共析鋼甚至萊氏體鋼。但對(duì)有些冷作模具加裁邊樓、沖裁模等，其專業(yè)對(duì)口薄弱，使用中又受負(fù)荷功效則要以要求較高的斷裂韌性為主導(dǎo)。為解決這一分歧．可采用以下措施．①減少合碳量．選用亞共析鋼，以防止因?yàn)橐淮渭岸螡B碳體而造成鋼的延展性降低；②添加Si、Cr等合金成分．以提升鋼的回火可靠性和回火溫度（240一270℃回火）這樣有助于充足清除淬火地應(yīng)力使特性提升又很不至于減少?gòu)?qiáng)度；②添加W等產(chǎn)生硅化物滲碳體元素以細(xì)化晶粒、提升延展性。常見的高耐磨冷作模具建筑用鋼有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。
3、充分運(yùn)用冷作模具鋼特性發(fā)展?jié)摿Φ姆绞?/p>
在使用Cr12槽鋼或彈簧鋼做冷作模具時(shí)，一個(gè)很突顯的問題就是鋼的延性大．應(yīng)用中容易干裂。因此，必須使用充足鍛造的辦法優(yōu)化滲碳體．此外應(yīng)發(fā)展新鋼材牌號(hào)。發(fā)展新鋼材牌號(hào)的核心點(diǎn)，應(yīng)該是減少鋼的含碳量及滲碳體產(chǎn)生元素總數(shù)。
Cr4W2MoV鋼具備高韌性、高耐磨性和切削性能好等優(yōu)勢(shì)．并具有較強(qiáng)的回火可靠性及綜合物理性能．用于制造鐵氧體磁芯沖壓模具等．可讓使用壽命比Cr12MoV鋼提升1~3倍左右。但此鋼煅造溫區(qū)范疇窄小，煅造易干裂．應(yīng)嚴(yán)控煅造溫度和操作規(guī)程。
Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬火變型小、切削性能高．有時(shí)間淬微變型模具鋼之稱。
7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼．特點(diǎn)是鋼的滲碳體不均勻性和延展性獲得非常大的提升。
二、熱作模具鋼
1、熱作模具的工作性質(zhì)
熱作模具包含錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模具三類。如上所述．熱作模具工作性質(zhì)的主要特點(diǎn)是和溫態(tài)金屬相觸碰、這是和冷作模具工作性質(zhì)的重要差別。因而會(huì)引發(fā)下列兩個(gè)方面難題：
（1）模芯表面金屬材料遇熱。一般錘鍛模工作的時(shí)候．其模芯表層溫度可以達(dá)到300~400℃之上熱擠壓模可以達(dá)到500一800℃之上；壓鑄模具模芯溫度與鋁壓鑄材料類型及澆筑溫度相關(guān)。如鋁壓鑄輕金屬時(shí)模芯溫度可以達(dá)到1000℃之上。那樣強(qiáng)的應(yīng)用溫度會(huì)讓模芯硬度和抗壓強(qiáng)度顯著降低，在使用過程中易出現(xiàn)伸縮。因此對(duì)熱模具鋼的基本上性能指標(biāo)基本要求熱塑性變抗力高，包含持續(xù)高溫硬度和持續(xù)高溫抗壓強(qiáng)度、強(qiáng)的熱塑性變抗力，事實(shí)上體現(xiàn)了鋼高回火可靠性。從而便都可以找到熱模具鋼細(xì)晶強(qiáng)化的第一種方式，即添加Cr、W、Si．等合金成分能提高鋼的回火可靠性。
（2）模芯表面金屬材料造成熱疲勞（開裂）。熱模具的工作中特征是具備間斷性．每一次使溫態(tài)金屬成形后必須自來(lái)水、油、氣體等物質(zhì)制冷模芯表面。因而．熱模的工作環(huán)境是重復(fù)遇熱和制冷，從而使得模芯表面金屬材料造成反復(fù)地?zé)釢q冷縮，即不斷承擔(dān)拉壓應(yīng)力功效．最終的結(jié)果造成模芯表面出現(xiàn)開裂，稱之為熱疲勞狀況，從而，對(duì)熱模具鋼給出了第二個(gè)基本上性能指標(biāo)規(guī)定．即具備強(qiáng)的熱疲勞抗力。
一般說來(lái)，危害鋼的熱疲勞抗力的影響因素主要包括：
①鋼的傳熱性。鋼的傳熱性高，可讓模具表面金屬材料遇熱水平減少，進(jìn)而減少鋼的熱疲勞選擇性。一般認(rèn)為鋼的傳熱性與含碳相關(guān)，含碳大時(shí)傳熱性低，因此熱作模具鋼不適合選用中碳鋼。在生產(chǎn)中一般采用低碳鋼（C0.3％5~0.6％）合碳量過大低．也會(huì)導(dǎo)致鋼硬度和硬度降低．也沒有好處。
②鋼的零界點(diǎn)危害。一般鋼的零界點(diǎn)（Acl）越大鋼的熱疲勞選擇性越小。因而．一般通過添加合金成分Cr、W、Si、招來(lái)提升鋼的零界點(diǎn)。進(jìn)而提升鋼的熱疲勞抗力。
2、常見熱作模具建筑用鋼
（1）錘鍛模建筑用鋼。一般說來(lái)，錘鍛模建筑用鋼有幾個(gè)問題非常明顯，一是工作的時(shí)候受負(fù)荷功效．故對(duì)鋼的物理性能要求很高，尤其是對(duì)塑變抗力及延展性要求很高；二是錘鍛模的斷面尺寸比較大（＜400mm）故對(duì)鋼的切削性能要求很高，以確保全部模具機(jī)構(gòu)和性能勻稱。
常見錘鍛模建筑用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同種類的錘眼模宜選用不同的材料。對(duì)大型或大型的錘鍛模以5CrNiMo為宜．也可以采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對(duì)中小型企業(yè)的錘鍛模一般使用5CrMnMo鋼。
（2）熱擠壓模建筑用鋼，熱擠壓模工作特征是載入較慢，因而，模芯遇熱溫度比較高，一般可以達(dá)到500一800℃。對(duì)此類鋼的性能指標(biāo)規(guī)定要以強(qiáng)的持續(xù)高溫抗壓強(qiáng)度(即強(qiáng)的回火可靠性）和強(qiáng)的耐高溫疲勞性能為主導(dǎo)。對(duì)ak及切削性能的需求應(yīng)適當(dāng)調(diào)低。一般熱擠壓模規(guī)格比較小，常低于 70~90 mm。
常見的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等熱作模具鋼。在其中4CrW2Si既可以做冷作模具鋼，也可做熱作模具鋼。考慮到主要用途不一樣，可采用不同熱處理工藝。作冷模時(shí)使用相對(duì)較低的淬火溫度（870—900℃）及超低溫或常壓回火解決；作熱模的時(shí)候選用相對(duì)較高的淬火溫度（一般為950一1000℃）及持續(xù)高溫回火解決。
（3）壓鑄模具建筑用鋼。從總體上看，壓鑄模具用鋼的性能指標(biāo)要求和熱擠壓模建筑用鋼相仿，就是以要求較高的回火可靠性與強(qiáng)的熱疲勞抗力為主導(dǎo)。所以通常選用的鋼材牌號(hào)大致與熱擠模建筑用鋼同樣．如昔選用4CrW2Si和3Cr2W8V等鋼。卻又各有不同比如對(duì)溶點(diǎn)比較低Zn鋁合金壓鑄模具．可以選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；對(duì)Al和Mg鋁合金壓鑄模具，可以選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 對(duì)Cu鋁合金壓鑄模具大多采用3Cr2W8V鋼。
近些年來(lái)輕金屬鑄造工藝的使用，大多采用高熔點(diǎn)的鋁合金型材和鎳基合金．或者是對(duì)3Cr2W8V鋼開展Cr-Al-SI三元共滲，用于生產(chǎn)制造輕金屬壓鑄模具。近期世界各國(guó)還已經(jīng)實(shí)驗(yàn)選用高強(qiáng)度合金材料作輕金屬的壓鑄模具原材料。
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