【文章內(nèi)容簡介】 到幾十倍。 4. 7CrSiMnMoV鋼（代號 CH1） 是一種火焰淬火鋼，屬低合金空淬微變形鋼。 主要性能特點(diǎn)： w（ C） %%，淬火溫度寬（ 820～ 10000c）， 性能與 GD鋼接近，具有高的強(qiáng)韌性，火焰加熱后空冷可獲得 60HRC以上的硬度，耐磨性優(yōu)于 T10A和 CrWMn鋼，碳化物偏 析小，變形抗力小，可焊性較好，能滿足沖模的焊接修補(bǔ)要求。 應(yīng)用范圍： 可取代 T10A、 9Mn2V、 Cr12MoV等冷作模具鋼。 如制 造薄 板沖孔模、整形模、切邊模、彎曲模、拉深模、冷鐓模等 不易發(fā)生開裂、崩刃，模具壽命可提高 3～ 4倍。 該鋼可以火焰淬火，特別適合制作多孔位、形狀復(fù)雜的大 型冷作模具，不僅精度高，而且制造工藝簡單，制造成本低。 （六）高耐磨、高韌性冷作模具鋼 高強(qiáng)韌性鋼雖克服了 Cr12型鋼、高速鋼的脆斷傾向，但含碳量少，耐磨性不足。高耐磨、高韌性冷作模具鋼克服上述缺點(diǎn)，典型鋼種有 9Cr6W3Mo2V2（ GM） 和 Cr8MoWV3Si（ ER5）。 1. 9Cr6W3Mo2V2鋼（代號 GM） 主要性能特點(diǎn)： w（ C） %～ %，含有多種碳化物形成元素，合金元素配比合理，未溶碳化物細(xì)小、彌散，加工性能良好，二次硬化能力強(qiáng)，耐磨性、韌性明顯高于 Cr12型鋼，有最佳耐磨性和強(qiáng)韌性的配合。 應(yīng)用范圍： 在高速沖床多工位級進(jìn)模、滾絲模、切邊模、拉深模等方面 應(yīng)用效果較好，模具壽命比 65Nb鋼 和 Crl2MoV鋼提高 2～ 6倍以 上。在標(biāo)準(zhǔn)件、電器儀表和電機(jī)行業(yè)也有廣泛應(yīng)用前景。 2. Cr8MoWV3Si鋼（ ER5） 主要性能特點(diǎn)： 與基體鋼相比， w（ C） （ %～ %）和碳化物元素含 量增加，但碳化物數(shù)量少，顆粒細(xì)小，分布均勻，強(qiáng)度、韌性、 耐磨性等性能均優(yōu)于 Cr12MoV鋼。 應(yīng)用范圍： ER5鋼在鍛造、熱處理、機(jī)加工、電加工等方面無特殊要求，材料成本適中，韌性高、耐磨性好，所以適宜于制作大型、重載冷鐓模、精密沖模等。 例如：用 ER5鋼制造的電機(jī)硅鋼片沖模，模具總壽命達(dá) 360萬次，一次刃磨壽命為 21萬次，是國內(nèi)硅鋼片沖模最高壽命水平。制造大尺寸軸承滾子冷鐓模壽命達(dá) 1萬次以上，超過從日本進(jìn)口模具的保證壽命 5000次。 三、 特殊用途冷作模具材料 （一） 特殊要求冷作模具鋼 主要有兩類： （ 1）耐蝕冷作模具鋼： 9Crl Cr18Mo、 Cr14Mo、 Cr14Mo4。 （ 2）無磁模具鋼： 1Crl8Ni9Ti 、 7Mnl5Cr2A13V2WMo 、 5Cr21Mn9Ni4W。 1. 9Cr18 耐蝕冷作模具鋼 成分特點(diǎn)是高碳、高鉻。淬火后，馬氏體中含 Cr高達(dá) 12％左 右，既具有高的硬度和耐磨性，又具有良好的耐蝕性能，主要用 來制造耐蝕塑料模具。 2. 7Mn15Cr2Al3V2WMo無磁模具鋼 含錳量高，在使用狀態(tài)下呈穩(wěn)定的奧氏體組織，導(dǎo)磁系數(shù)非 常低，在磁場中不被磁化。固溶淬火時效處理后，有較高的強(qiáng)度、 硬度和耐磨性。 應(yīng)用范圍： 主要用于磁性材料的成形，以及無磁軸承和其他在強(qiáng)磁場中 不產(chǎn)生磁感應(yīng)的結(jié)構(gòu)零件成形。該鋼還具有較高的高溫強(qiáng)度和硬 度，所以也可以用來制造在 700800℃ 下工作的熱作模具。 （二）硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料 1. 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金 是將高熔點(diǎn)、高硬度的金屬碳化物粉末 (如 WC、TiC等 )和粘結(jié)劑 (Co、 Ni等 )混合加壓成形，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉末冶金材料。 常用硬質(zhì)合金有三種： （ 1） 鎢鈷類 （ YG） 硬質(zhì)合金：由 WC與 Co粉末燒結(jié)而制成的， YG后的數(shù)字表明鈷的含量。例如 YG6表示含鈷量為 6%，而其余為 WC的硬質(zhì)合金。含鈷量越高，韌性越好，但硬度及耐磨性稍有降低。 （ 2） 鎢鈦鈷類（ YT）硬質(zhì)合金：由 WC、 TiC和 Co粉末 燒結(jié)而成的。 YT后的數(shù)字表示 TiC的含量。 （ 3）鎢鈷鉭類（ YW）硬質(zhì)合金 :由 WC、 TiC、與 TaC三種 粉末與 Co粘結(jié)劑燒結(jié)而制成的。 YG硬質(zhì)合金的韌性較好，而 YT硬質(zhì)合金的熱硬性高，且 不粘結(jié)， YW硬質(zhì)合金的性能較全面，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，適用 多種用途，又稱萬能硬質(zhì)合金。 用于制造模具的主要是鎢鈷類硬質(zhì)合金。其化學(xué)成分及力 學(xué)性能見表 2— 23。 硬質(zhì)合金的特點(diǎn)是：具有高硬度、高抗壓強(qiáng)度和高耐磨性，但脆性大，不能進(jìn)行鍛造及熱處理。主要用來制造不受沖擊和沖擊載荷較小的拉絲模、冷擠壓模等。硬質(zhì)合金用來制造這些特定模具，其壽命可高于工具鋼 10倍以上。 2. 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以碳化物（ WC、 TiC）等為硬質(zhì)相，以鋼為粘結(jié)劑 ，用粉末冶金方法制成的材料。它具有硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性、高抗壓性，又具有鋼的高韌性、且可以進(jìn)行冷熱加工和熱處理，是一種性能介于高速鋼和硬質(zhì)合金之間的模具材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金已在冷沖模、冷擠壓模、整形模、冷鐓模及一些熱作模具上得到較廣泛的應(yīng)用。 第一代鋼結(jié)硬質(zhì)合金有兩個牌號供應(yīng)市場，分別是 GT35（碳化鈦系）和 TLMW50（碳化鎢系）。 第二代鋼結(jié)硬質(zhì)合金是我國研制成功的，硬質(zhì)相為 WC，簡 稱為 DT合金。 主要性能特點(diǎn)： DT合金硬質(zhì)相顆粒細(xì)小均勻，彌散分布，保持了 GT3 TLMW50合金的高硬度、高耐磨性，又較大幅度地提高了強(qiáng)度 和韌性，可以承受較大負(fù)荷的沖擊，同時還具有較好的抗熱裂 力，不易出現(xiàn)崩刃、碎裂等， DT合金在退火軟化后，具有較 好的切削加工性，是較理想的工模具材料之一。 幾種材料性能對比見下表。 （ 2） 應(yīng)用范圍： DT合金制造模具時，一般采用組合聯(lián)接方法。在模具的工作部位鑲裝或連接 DT合金，其余部位采用一般鋼材。常用的組合連接方法有鑲套、焊接、粘接和機(jī)械連接等。 DT合金性能優(yōu)越，多用于制造冷鐓模、冷擠壓模、沖裁模、拉深模等，使用效果良好。例：制造定轉(zhuǎn)子沖裁模、落料模， DT 合金比 W18Cr4V鋼、 Crl2MoV鋼模具使用壽命至少提高 6～ 30 倍；制造五金行業(yè)的冷鐓模、拉深模， DT合金比 Cr12鋼模具 壽命提高 10～ 32倍，使成本大幅降低。但 DT合金價格比合金 鋼貴幾倍 ,在小批量生產(chǎn)時經(jīng)濟(jì)效益不明顯。 四、 冷作模具的選材及熱處理 冷作模具合理選材， 首先要滿足模具的使用性能，同時兼顧材料的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性；其次要綜合考慮模具結(jié)構(gòu)，工作條件，制品的形狀、尺寸，材質(zhì)性質(zhì)，加工精度，生產(chǎn)批量等方面對模具的影響。模具材料選定后，必須進(jìn)行正確的熱處理，才能保證模具的使用性能和壽命。 (一 ) 沖裁模的選材及熱處理 1. 薄板沖裁模 （薄板厚度 ≤ mm） （ 1）主要失效形式是磨損。 （ 2）選材依據(jù)：制品批量、尺寸大小和復(fù)雜程度。 小批量（＜ 103件）、尺寸較小、形狀簡單的沖裁模，選 T8A鋼或 T10A鋼。 中小批量（ 103～ 105件）、尺寸較大、形狀較復(fù)雜的沖裁模，選用 9Mn2V、 9CrWMn、 CrWMn、 GCr15等鋼種 . 大批量（ 106件）、尺寸較大、形狀復(fù)雜的模具，選用 GM 、Cr12MoV、 Cr12Mo1V Cr4W2MoV、 ER5鋼等 . 對負(fù)荷大、易磨損小沖頭，選用 W6Mo5Cr4V W18Cr4V、GD、 GM鋼等 . 對于特大生產(chǎn)批量，可選用 GM、 ER YG1 YG DT等。 2. 厚板沖裁模 厚板沖裁模承受的負(fù)荷大，刃口易磨損，凸模易崩刃、折斷。選材時主要考慮材料的強(qiáng)韌性和高耐磨性。 對小批量生產(chǎn)，選 T8A、 9SiCr、 5CrW2Si等鋼種； 對大批量生產(chǎn)，選用 W18Cr4V鋼、 W6Mo5Cr4V2鋼制作凸模，用 Cr12MoV或 Cr12Mo1V1鋼制作凹模。 上述傳統(tǒng)鋼種的耐磨性不夠，韌性差，所以模具的壽命不高。為提高厚板沖裁模的使用壽命，可選用新型模具鋼，如 LD、 GD、 65Nb、 012Al、 CH1等鋼種；模具壽命提高效果顯著，見下表示例。 3. 沖裁模的熱處理 大多數(shù)沖裁模的熱處理工藝為淬火＋回火，硬度為 60HRC左右，這樣的硬度使模具具有高壽命而不磨損是不夠的。為了提高沖裁模的耐磨性和使用壽命，常進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，主要的表面強(qiáng)化處理工藝有：氮碳共滲、滲硼、 TD法滲釩、滲鈮、化學(xué)氣相沉積（ CVD）、化學(xué)鍍磷鎳、電火花強(qiáng)化等。 。 （二） 冷鐓模的選材及熱處理 根據(jù)受載情況，冷鐓?？煞譃檩p載冷鐓模和重載冷鐓模。 1. 輕載冷鐓模 主要用于生產(chǎn)形狀簡單、變形量小、變形速度低的冷鐓件。多選用 T10A、 60Si2Mn、 GCrl 9SiCr和 Cr12MoV等鋼種。 ☆ T10A鋼：強(qiáng)韌性、耐磨性均不高，只適合制造 Φ20mm 以下，形狀簡單、受載輕、壽命要求不高的凸模和凹模。 ☆ 60Si2Mn：韌性較好，但耐磨性不高，只適合制造輕載、壽命要求不高的冷鐓凸模。 ☆ 9SiCr：屬低合金工具鋼，耐磨性、強(qiáng)韌性都高于 T10A， 常用來制作截面較厚，形狀較復(fù)雜的冷鐓模具；標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)常用該鋼制作冷鐓凸模。 2. 重載冷鐓模 用于生產(chǎn)變形量較大、形狀復(fù)雜的冷鐓件，按生產(chǎn)批量的大小，可作如下選擇： ☆中小批（ 10萬件）生產(chǎn)，選用 Cr12MoV、 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2鋼及新型冷作模具鋼，如 6W 65Nb、 012Al、LD、 CH1等鋼種。 ☆大批量生產(chǎn)，選用 YG1 YG20和 DT等硬質(zhì)合金。一般做成鑲塊，外附模套，模套材料可用合金結(jié)構(gòu)鋼或合金工具鋼，如 5CrMnMo、 40Cr、 5CrNiMo、 60Si2Mn等。 ☆ 新型模具鋼和硬質(zhì)合金制作冷鐓模使用效果良好，見表 2— 32。 ☆ Cr12MoV鋼用于冷鐓模易產(chǎn)生表面剝落、崩刃、斷裂， 壽命較低；高速鋼承載能力很高，但韌性較差，不宜制作形狀 復(fù)雜受沖擊較大的凸模。 3. 冷鐓模的熱處理 冷鐓模的熱處理工藝一般為球化退火 +淬火 +低溫回火。 （三）冷擠壓模具的選材及熱處理 冷擠壓模在選材時，首先要考慮材料的承載能力是否滿足高 強(qiáng)韌性要求；其次是考慮擠壓件的生產(chǎn)批量大小對模具材料耐磨 性要求；另外，還要考慮材料的抗回火軟化能力是否能承受擠壓 過程中所產(chǎn)生的熱負(fù)荷。 根據(jù)擠壓工藝、擠壓件材質(zhì)和擠壓模的壽命要求，冷擠壓模 的材料可選用碳素工具鋼、低合金工具鋼、 Cr12型鋼、高速鋼及 新型冷作模具鋼等。 具體選用時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1. 碳素工具鋼和低合金工具鋼的淬透性、強(qiáng)韌性和耐磨性 較差，使用中易折斷、彎曲和磨損，只用作擠壓應(yīng)力較小，批 量不大的正擠壓模具。 2. Cr12型鋼是正擠壓模具普遍采用的鋼種，但韌性差， 碳化物偏析嚴(yán)重，脆斷傾向大，逐步被新型冷作模具鋼替代。 3. 高速鋼適合制造承受高擠壓負(fù)荷的反擠壓凸模，但高 速鋼與 Cr12型鋼有同樣的問題，即韌性差，易脆斷。為克服高 速鋼的缺點(diǎn)，保持其優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中常用低溫淬火方法來提高鋼 的斷裂抗力。 ，如降碳高速鋼、基體鋼等用于冷擠壓模具，效果十分顯著，但對于大批生產(chǎn)用的模具，耐磨性差。 ，應(yīng)用最多的是鋼結(jié)硬質(zhì)合金，常用來作冷擠壓凹模。 常用的冷擠壓模具材料見表 233。 冷擠壓模的熱處理一般為退火 +等溫退火 +淬火 +低溫回火。 第三節(jié) 熱作模具材料及其熱處理 熱作模具是指對金屬材料加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加 工的模具。 根據(jù)工作條件，可分為熱鍛模、熱擠