【正文】 5Mo1VCr5Mo1V，Cr12MoV，高速鋼碳鋼及合金鋼Cr5Mo1V，6Cr4W3Mo2VNb，7Cr7Mo3V2SiCr12MoV，Cr12Mo1V1，6W6Mo5Cr4V，高速鋼（氮化）D 沖壓成形模具用鋼沖壓成形是通過彎曲或少量的延伸，將金屬薄板壓制成與模具輪廓相近的工件。推薦的冷擠壓模具用鋼見表118。當(dāng)擠壓工件很大時(shí)，如擠壓鋼件超過10萬件，擠壓輕合金工件超過50萬件時(shí)，有時(shí)采用硬質(zhì)合金制造模具鑲塊。對(duì)于黑色金屬冷擠壓產(chǎn)品，常采用磷化加皂化處理來改善潤(rùn)滑條件。生產(chǎn)批量不大的冷擠壓凸模和頂桿材料，一般采用中合金冷作模具鋼制造；對(duì)于生產(chǎn)大批量工件的冷擠壓凸模，為了提高其抗壓強(qiáng)度和耐磨性，一般選用高合金模具鋼（如Cr12MoV，Cr12Mo1V1，7Cr7Mo3V2Si等）或高速鋼、基體鋼（如W6Mo5Cr4V6W6Mo5Cr4V等）制造。冷擠壓模具所承受的載荷取決于被擠壓工件的材料強(qiáng)度和加工硬化程度以及工件擠壓過程中的變形度。工件在變形過程中所產(chǎn)生的熱量也部分地被模具吸收，所以模具材料還需要具有一定的高溫硬度和熱穩(wěn)定性。 注：鑲塊模具外套可采用中碳合金結(jié)構(gòu)鋼或4Cr4MoSiV，4Cr5MoSiV1鋼制造。 7Cr7Mo3V2Si鋼結(jié)硬質(zhì)合金 冷鐓模具用鋼的選擇生產(chǎn)批量/件11045104251041105整體模鑲塊模整體模鑲塊模整體模鑲塊模整體模鑲塊模冷鐓模具用鋼T8推薦的冷鐓模具用鋼見表117。模具外套采用高韌性的合金結(jié)構(gòu)鋼或4Cr5MoSiV1等熱作模具鋼制造，熱處理后的硬度為HRC45左右。對(duì)于要求使用壽命長(zhǎng)的冷鐓模具，則采用高合金模具鋼（如Cr5Mo1V，Cr12，Cr12MoV，7CrMo2V2Si等）、高速鋼（如W6Mo5Cr4V2，W18Cr4V，粉末高速鋼等）、鋼結(jié)硬質(zhì)合金或鈷含量較高韌性好的硬質(zhì)合金制造。應(yīng)根據(jù)模具的截面尺寸，選擇具有一定淬透性的模具鋼，以得到比較理想的淬硬層深度。冷鐓模具在熱處理后，表面必須具有高的硬度而心部必須具有良好的韌性，這樣，表面有一定的壓應(yīng)力可以抵消在冷鐓過程中承受的應(yīng)力。冷鐓模具承受劇烈的沖壓載荷，其凹模表面承受很高的壓應(yīng)力。 Cr5Mo1VCr5Mo1V,Cr12,Cr12MoVCr12Mo1V1,高速鋼當(dāng)被加工材料厚度增加時(shí)，也需要考慮選擇高一檔的模具鋼。當(dāng)沖壓強(qiáng)度高、變形抗力大的碳素鋼板、硅鋼鋼板、不銹鋼板時(shí)，要根據(jù)材料的強(qiáng)度、厚度、變形抗力，選擇合金含量更高、耐磨性更好的高一檔模具鋼。下料沖孔模具用鋼，一般根據(jù)被加工工件的材料種類、厚度、生產(chǎn)工件的批量和模具的尺寸精度、形狀復(fù)雜程度等因素選擇鋼材。當(dāng)薄板放在凸模、凹模之間進(jìn)行沖裁時(shí)，薄板在最初階段產(chǎn)生變形，隨著變形量的增加，薄板的下側(cè)表面因受到大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。 ②（ ）中為我國鋼號(hào)，（ ）外為ASTM鋼號(hào)。 以100為最佳；表115 幾種常用模具鋼主要性能對(duì)比①鋼號(hào)②耐磨性韌性紅硬性尺寸穩(wěn)定性可切削性可磨削性O(shè)1(9CrWMn)A2(Cr5Mo1V)D2(Cr12Mo1V1)D3(Cr12)425370855050322010202320558090657550353093552515H11(4Cr5MoSiV)389037857585H13(4Cr5MoSiV1)408840857085H19(4Cr4W4Co4V2Mo)456560556060M2(W6Mo5Cr4V2)704075403535M42(Mo9W1Cr4Vco8)883790403038M3(W6Mo5Cr4V3)953085402510①從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面全面分析，以最終選定合理的模具材料。模具鋼一般用量不大，為了便于備料，應(yīng)盡可能地考慮鋼的通用性，盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼，以便于采購、備料和材料管理。對(duì)于含鉬量較高的模具鋼，由于氧化、脫碳敏感性強(qiáng)，需采用特種熱處理，如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。 模具在熱處理時(shí)，尤其是在淬火過程中，要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等，為保證模具質(zhì)量，要求模具鋼的熱處理變形小，特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的精密模具，淬火后難以修整，對(duì)于熱處理變形程度的要求更為苛刻，應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。另外，對(duì)于形狀復(fù)雜容易產(chǎn)生熱處理變形的各種模具，為了減少淬火變形，往往盡可能采用冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)，如空冷、油冷或鹽浴冷卻，為了得到要求的硬度和淬硬層深度，就需要采用淬透性較好的模具鋼。對(duì)于大部分的冷作模具鋼，淬硬性往往是主要的考慮因素之一。 為改善模具鋼的冷加工性能，自20世紀(jì)30年代開始，研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履＞咪撝刑嫉氖脑兀l(fā)展了各種易切削模具鋼，以進(jìn)一步改善其切削性能和磨削性能，減少刀具磨料消耗、降低成本。冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼，熱加工和冷加工性能都不太好，因此必須嚴(yán)格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù)，以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。 在模具生產(chǎn)成本中，材料費(fèi)用一般占10%~20%，而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上，所以模具的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。 表114 幾種工模具鋼及其表面強(qiáng)化工藝的咬合臨界載荷試驗(yàn)材料W6Mo5Cr4V2Cr12MoV滲硫離子滲氮VC滲層TiC滲層硬質(zhì)合金咬合臨界載荷/N16232442737577工藝性能表114列出了幾種工模具材料及其表面強(qiáng)化工藝的咬合臨界載荷。該性能對(duì)于模具材料較為重要。 抗熱疲勞性能的指標(biāo)可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也可以用經(jīng)過一定的熱循環(huán)后所出現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長(zhǎng)度來衡量。也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性，可以決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部分壽命。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子，也就是必須有較大的裂紋長(zhǎng)度。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速率和斷裂韌性三個(gè)方面。圖123是標(biāo)準(zhǔn)磨具進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)的結(jié)果，較好地反映工模具鋼在磨粒磨損條件下的耐磨性水平。 耐磨性可用模擬的試驗(yàn)方法，測(cè)出相對(duì)的耐磨指數(shù)?，作為表征不同化學(xué)成分及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。對(duì)于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持潤(rùn)滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進(jìn)行氧化造成氧化磨損。模具的磨損主要是機(jī)械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。C 耐磨性決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。因此，要合理地選擇鋼的化學(xué)成分并且采用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到最佳的配合。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對(duì)于其橫向韌性的影響更為明顯。 B 韌性在工作過程中，模具承受著沖擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。在很多情況下，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)和抗彎試驗(yàn)的條件接近于模具的實(shí)際工作條件（例如，所測(cè)得的模具鋼的抗壓屈服強(qiáng)度與沖頭工作時(shí)所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）。 （3）抗壓屈服強(qiáng)度和抗壓彎曲強(qiáng)度碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內(nèi)保持這種性能。（2）紅硬性冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據(jù)其工作條件，一般要求保持在HRC40~55范圍。 ——A 強(qiáng)度性能（1）硬度 190 230 2001Cr18Ni9Ti430550540700 35 500 15 480 18 —— 20 —— 21 σs/MPa 　伸長(zhǎng)率δ10/%60Si2Mn 720900牌 號(hào)　抗剪 強(qiáng)度 —— T9A6009507501200 —— 10 750 600 T12A —— T7A強(qiáng)度 ___ 26230 DT3 ___ 26 230 DT2 ___ 26 230 —— 18 σs/MPa25CrMnSi﹑25CrMnSi(A) 400～560500～700屈服 σb/MPa伸長(zhǎng)率 抗拉 強(qiáng)度 250牌 號(hào) 25 210 29 10260～340300～440 —— 05F210～300260～380 σs/MPa t/MPa抗拉強(qiáng)度 牌號(hào)抗剪強(qiáng)度t Q235310～380380～47021～25240 未退火270～340340～42026～31220 及用圖 /MPa　　伸長(zhǎng)率 δ10（%）　屈服強(qiáng)度 t料名稱牌號(hào)　 材料狀態(tài)　抗剪強(qiáng)度 沖壓生產(chǎn)中常用的材料有金屬板料和非金屬板料。冷沖壓用鋼大多為板材，它與易切削鋼一樣，都是著重要求工藝性能的鋼類。同時(shí)，還應(yīng)滿足沖壓工藝對(duì)材料的要求，以保證沖壓過程順利完成。 選擇沖壓用材料時(shí)，首先應(yīng)滿足沖壓件的使用要求。 常用沖壓材料簡(jiǎn)介： 4Cr5MoSiV1~~~~ Cr12MoV~≤≤~ CrWMn ~≤~~~ ~整體淬硬型塑料模具鋼9Mn2V ~≤~ Cr18MoV ~~≤~ ~ ~~~時(shí)效硬化型塑料模具鋼25CrNi3MoAl~~~~ ~5CrNiMnMoVSCa~~~~ 3Cr2MnNiMo~~~~ ~ ~20CrMnTi~~~~ ~12CrNi3~~~~ T12~≤≤ T8~≤≤ 50~~~ 常用塑料模具鋼的化學(xué)成分見表113。 ~Ni~塑料模具用鋼近40年來，隨著石油化工工業(yè)的發(fā)