【正文】 工藝性能要求（1）可鍛性（2）可切削性（3）可磨削性（4）熱處理工藝性 3. 淬火后回火組織：回火M或下貝氏體基體上分布著細(xì)小均勻的碳化物顆粒。使用性能：硬度：是衡量材料軟硬程度的性能指標(biāo)。鋼的硬度主要決定于其化學(xué)成分和組織。鋼完全淬成馬氏體時(shí)的硬度取決于馬氏體的含碳量。韌性：是衡量強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。是工件在沖擊載荷作用下抵抗產(chǎn)生裂紋的特性。影響韌性的因素主要是鋼的成分、組織和冶金質(zhì)量。碳量愈低，雜質(zhì)愈少，鋼的韌性愈高；細(xì)晶粒組織、板條狀馬氏體組織、下貝氏體組織和高溫回火組織都具有高的韌性強(qiáng)度：是表征材料變形抗力和斷裂抗力的性能指標(biāo)。反映冷作模具材料的斷裂抗力指標(biāo)是室 溫下的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度等。但這些指標(biāo)僅反映模具的表面或內(nèi)部不存在任何 裂紋時(shí)的靜載斷裂抗力。影響強(qiáng)度的因素較多。鋼的含碳量與合金元素含量、晶粒大小、金 相組織、碳化物的類(lèi)型、形狀、大小及分布、殘余奧氏體量、內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)。 疲勞抗力是反映材料在交變載荷作用下抵抗疲勞破壞的性能指標(biāo)。（冷鐓、冷擠壓、冷沖）影響疲勞破壞的因素很多，如冶金質(zhì)量（化學(xué)成分的均勻性，硫、磷含量，鋼中夾雜物的含量、碳化物的均勻程度）、硬度、表面缺陷、表面應(yīng)力狀態(tài)、組織缺陷咬合 當(dāng)沖壓材料與模具表面接觸時(shí)，在高壓摩擦下，潤(rùn)滑油膜破壞時(shí)，被沖壓件金屬“冷焊”在模具型腔表面形成金屬瘤，從而在成型工件表面畫(huà)出道痕。關(guān)鍵應(yīng)提高材料抗粘著磨損的能力。工藝性能：可鍛造性 ： 熱鍛變形抗力低，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂、冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向性小。 可切削性：切削力小，切削用量大，刀具磨損小，加工表面光潔?？赡ハ餍裕簩?duì)砂輪及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷和磨裂。熱處理工藝性：包括淬透性、回火穩(wěn)定性、脫碳傾向性、過(guò)熱敏感性、淬火變形和開(kāi)裂的傾向性?；瘜W(xué)成分包括碳含量和合金元素的含量：冷作模具材料的成分特點(diǎn)：含碳量高，含有鉻、鉬、鎢、釩等合金元素。隨著含碳量的增加，鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性提高，塑性、韌性變差。%~%，以獲得高碳馬氏體，并形成一定量的碳化物；對(duì)于需要抗沖擊的高強(qiáng)韌性冷作模具，%~%，以保證模具獲得足夠的韌性。 合金化特點(diǎn)：加入強(qiáng)碳化物形成元素，以獲得足夠的合金碳化物，提高淬透性和回火穩(wěn)定性以達(dá)到耐磨和強(qiáng)韌性要求。除Co，幾乎冷作模具鋼中所有的合金元素均可增加鋼的淬透性。各合金對(duì)鋼性能的影響：鉻：還可提高回火穩(wěn)定性，防腐。鉬：可提高高溫蠕變強(qiáng)度；回火穩(wěn)定性和二次硬化效果也強(qiáng)于鉻；并能抑制鉻、錳、硅引起第二類(lèi)的回火脆性，但鉬增加脫碳傾向。鎢：的一大優(yōu)點(diǎn)是，造成二次硬化，顯著提高鋼的熱硬性；其提高耐磨性和降低鋼的過(guò)熱敏感性的作用優(yōu)于鉬釩：主要以V4C3形式存在于鋼中。由于V4C3穩(wěn)定難溶，硬度極高，所以釩能顯著地提高的耐磨性和熱硬性；同時(shí)釩還可細(xì)化晶粒、降低鋼的過(guò)熱敏感性。但釩量過(guò)多，會(huì)降低鋼的可鍛性和磨削性。鈷：提高告訴冷作模具的紅硬性，增加二次硬化效果鎳：提高強(qiáng)度和韌性，含量高時(shí)，大大增加耐蝕性，缺點(diǎn)是增加第二類(lèi)回火脆性。冷作模具的熱處理特點(diǎn)和組織特點(diǎn)：通常應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)先熱處理和最終熱處理預(yù)先熱處理：球化退火，球化退火后組織：粒狀的P+粒狀的K 目的：降低硬度，改善切削加工性能，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。最終熱處理：淬火（K+A兩相區(qū)內(nèi)，碳素鋼及低合金鋼通常Ac1+3050℃，如果有強(qiáng)K形成元素則溫度更高一些）+低溫回火（160200 ℃ ） 組織：回火M+K+A’注意：如原材料中有大塊狀或網(wǎng)狀的碳化物須在球化退火之前進(jìn)行正火處理 冷作模具鋼分類(lèi)：低淬透性冷作模具鋼 ：T7A、T8A、T9A、T11A、T12A、8MnSi、Cr9CrW、GCr1V、CrW5低變形冷作模具鋼：9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、9MnMnCrWV、SiMnMo高耐磨微變形冷作模具鋼：Cr1Cr12MoV、Cr12Mo1VCr5Mo1V、Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr6WV、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼：W18Cr4V、W6Mo5Cr4VW12Mo3Cr4V3N高強(qiáng)韌冷作模具鋼： 6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VN7Cr7Mo2V2Si、6CrNiMnSiMoV、8Cr2MnWMoVSi抗沖擊冷作模具鋼： 4CrW2Si、5CrW2Si、 6CrW2Si、9SiCr、60Si2Mn、5CrMnMo、5CrNiMo、5SiMnMoV特殊用冷作模具鋼 9Cr1Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mn15Cr2Al3V2WMo硬質(zhì)合金模具鋼：普通硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（GT3RTLMW50、GJW50 、DT1）一、低淬透性冷作模具鋼及熱處理（T10）成分特點(diǎn)： Wc=%, WMe1%熱處理特點(diǎn)及組織特點(diǎn)：（水淬或油淬）:預(yù)先熱處理：球化退火；組織：粒狀P+粒狀K最終熱處理：淬火+低溫回火；組織：回火M+粒狀K+A’性能特點(diǎn)： 成本低，具有較好的工藝性能，易于冷熱加工，鍛造是變形抗力小，鍛 造范圍寬，但變形大，耐磨性不高（HRC5963）。（如何減少變形？） 應(yīng)用： 用于制造形狀簡(jiǎn)單、負(fù)荷較輕、生產(chǎn)批量不大的冷作模具 碳素工具鋼的硬度隨回火溫度的升高而下降，在低溫區(qū)(150～200℃)回火，硬度下降不多，淬火溫度越高淬透越高，但晶粒粗大，韌性降低二、低變形冷作模具鋼及熱處理(CrWMn鋼) 成分特點(diǎn)： 在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加Cr、Mn、Si、W、V熱處理特點(diǎn)及組織特點(diǎn)：（大多油淬，9M2水淬）但易出現(xiàn)K的不均勻性或網(wǎng)狀K，對(duì)于易產(chǎn)生斷裂的模具可在260280℃等溫淬火得下貝氏體，比普通淬火強(qiáng)韌性高。性能特點(diǎn) ：與碳素鋼相比，強(qiáng)韌性、耐磨性、熱硬性更好，壽命更長(zhǎng)。應(yīng)用： 用于要求變形小、形狀較復(fù)雜的輕載沖裁模。三、高耐磨微變形冷作模具鋼(高碳高鉻鋼及高碳中鉻鋼)高合金模具鋼的鍛造特點(diǎn)及鍛造操作要點(diǎn)鍛造特點(diǎn)：導(dǎo)熱性差；塑性低；變形抗力大；鍛造范圍窄， 淬透性高；組織缺陷嚴(yán)重；形變效應(yīng)大。鍛造操作要點(diǎn)（1）注意原材料的質(zhì)量，對(duì)中心疏松、一般疏松、共晶K的不均勻性、網(wǎng)狀K、斷口組織及非金屬夾雜物應(yīng)檢驗(yàn)；（2）嚴(yán)格執(zhí)行加熱工藝規(guī)范；（3）錘擊應(yīng)做到“兩輕一重” “兩均勻”, 即始鍛和終鍛輕，變形和溫度均勻。（4）要有足夠的鍛造比。 鍛后K的偏析檢查：要求有高的耐磨性而對(duì)其他性能及淬火變形要求不高的模具K偏析控制在5級(jí)以下；對(duì)一般形狀簡(jiǎn)單的沖模，K級(jí)別在4級(jí)以下，精密模具在3級(jí)以下；高韌性細(xì)小模具3級(jí)以下，高負(fù)荷、高強(qiáng)度23級(jí)(K偏析等級(jí)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）。 成分特點(diǎn)C：%， 合金元素含量高（尤其是鉻的含量高）Cr12型：Cr12（C：%）；r12MoV（C：%）（應(yīng)用最廣泛的冷作模具鋼）；Cr12Mo1V1。Cr4W2MoV（C：%）（一）Cr12型熱加工 由于Cr12型鋼屬于高碳高合金鋼，其導(dǎo)熱性能差，塑性低，變形抗力大，鍛造溫度范圍窄，組織缺陷嚴(yán)重，所以其鍛造性能差。反復(fù)鍛打，破碎共晶組織中的共晶K、帶狀及網(wǎng)狀K改善K的不均勻性。（不能通過(guò)正火的方法消除）2）最終熱處理：a、低溫淬火(9501000)+低溫回火（200）（也稱(chēng)一次硬化處理，是最廣泛使用的熱處理方式）組織：回火M+過(guò)剩K+A’ ，可獲得高硬度，高韌性，但抗壓強(qiáng)度較低b、高溫淬火（10801100）+高溫回火（500520）（二次硬化處理，只有在使用溫度較高時(shí)采用）組織：回火M+K+A’ ，可獲得高硬度及高的抗拉強(qiáng)度，但韌性較差c、中溫淬火（1030）+中溫回火（400）組織：回火M+K+A’ ，可獲得最好的強(qiáng)韌性性能特點(diǎn)（溫度越高A中C和合金元素含量越高M(jìn)S低，反之）：優(yōu)點(diǎn)：高耐磨性，可通過(guò)控制淬火溫度控制殘余奧氏體的量，從而實(shí)現(xiàn)微變形。缺點(diǎn)：K不均勻性嚴(yán)重，導(dǎo)熱性差，鍛造性能差，使用中脆斷的傾向性大。應(yīng)用 用于要求變形小、形狀復(fù)雜的重載冷作模具、切邊模、落料模、拉絲模、搓絲模(二）Cr4W2MoV：成分特點(diǎn)：C: %, 在Cr12型的基礎(chǔ)上↓C和Cr，↑Mo、W，使K不均勻性減少。熱處理：通常在等溫球化退火后采用高淬（1030）+高回（520三次）獲得高耐磨和紅硬性?；虿捎玫痛悖?00980）+低回（200290）獲得良好強(qiáng)韌性性能：耐磨性、強(qiáng)韌性稍?xún)?yōu)于Cr12型，K細(xì)小均勻，淬火變形小，是Cr12MoV的替代鋼種。（三）Cr12Mo1V1： Mo、V的量比Cr12MoV高，進(jìn)一步細(xì)化了晶粒，改善了碳化物的不均勻性，鍛造性能比Cr12MoV差，熱處理方法與Cr12MoV基本相同，其綜合性能優(yōu)于Cr12MoV，用于代替Cr12型鋼制大型復(fù)雜的冷作模具（冷切模、切邊模、滾絲模等）四、冷作模具用高速鋼(高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼）（W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 ） ①鍛造工藝：反復(fù)鍛打，嚴(yán)格鍛造工藝（鍛造性能差），破碎共晶萊氏體組織。（粗大的K不能通過(guò)正火消除） ②預(yù)先熱處理： 鍛后等溫球化退火:加熱溫度為840～860℃ （1841鋼的AC1溫度是820860℃） ，保溫2～4 h。爐冷至740～760℃，保溫4～6 h，爐冷到500℃以下出爐空冷，硬度≤255HBS。 ③最終熱處理： 高溫淬火（1280）+高溫回火三次（560）高速鋼必須經(jīng)過(guò)三次以上的回火，其原因主要是淬火后殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)達(dá)30%，經(jīng)三次回火后殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)才降到2%～3%，硬度達(dá)到64HRC以上。前次回火冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成“淬火”馬氏體，必須經(jīng)再次回火才能消除前次回火時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力。性能特點(diǎn)：高速鋼具有高強(qiáng)度、高抗壓性，高耐磨性和高熱穩(wěn)定性，廣泛用于制造各種刀具， 也用于制造高負(fù)荷冷作模具，如冷擠壓模，冷沖裁模。但高速鋼作為冷作模具鋼存在一定的局限性，主要是合金元素消耗達(dá)，價(jià)格貴，制造工藝性能差熱處理工藝復(fù)雜，變形難控制五、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼典型鋼種：6W6Mo5Cr4V（W6Mo5Cr4V的變種）也稱(chēng)降碳高速鋼，還有基體鋼和7Cr7Mo2V2Si成分特點(diǎn)：C、V↓，改善了碳化物分布的不均勻性熱加工：按萊氏體鋼的操作要領(lǐng)操作（與高速鋼相似）熱處理：11801200淬火+560580三次回火（）性能：C低，耐磨性稍差，易脫碳，但韌性好。應(yīng)用：代替高速鋼或高碳高鉻鋼制作黑色金屬冷擠沖頭、冷鐓沖頭壽命可提高210倍，也用于制造易折斷、劈裂的冷擠壓凸?；蚶涠胀鼓！Ａ?、高耐磨高強(qiáng)韌性冷作模具鋼典型鋼種：9Cr6WMo2V2—GM鋼 最終熱處理：1160淬火+500600二次回火性能特點(diǎn)：克服了高鉻鋼及高速鋼的脆斷傾向，具有較寬的淬火溫度范圍，晶粒不易長(zhǎng)大。但由于含碳量較低，耐磨性不如前兩者。七、抗沖擊冷作模具鋼成分特點(diǎn)：接近合金調(diào)質(zhì)鋼。%%C, 含一定的Mn、 Si、Cr等合金元素典型鋼種：(一）CrWSi系：4CrW2Si 5CrW2Si 6CrW2Sia、熱加工：鍛造性能好，8001180 b、預(yù)先熱處理：730750退火810h，HB241c、最終熱處理：950淬火+250回火，HRC5456 d、性能：耐沖擊，但脫碳敏