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      模具鋼材

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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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              低合金冷作模具鋼 低合金冷作模具鋼主要特點是工藝性好,淬火溫度低,熱處理變形小,強韌性好,并具有適當的耐磨性。GD(6CrMnNiMoVSi)鋼是一種低合金工具鋼,也是典型的高強高韌性冷作模具鋼,用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具,有較高的使用壽命。其化學成分見表1。


                                                                                                  表1 幾種新型冷作模具鋼的成分 (W%)


          CCrNiSiMnMoVWNb
          GD鋼0.64-0.741.0-1.30.7-1.00.5-0.90.7-1.00.3-0.60.12

          65Nb0.6-0.73.8-4.4
          0.350.402.0-2.50.8-1.12.5-3.00.2-0.3
          CG-20.55-0.643.8-4.31.8-2.20.400.402.8-3.30.9-1.30.9-1.3
          LD鋼0.7-0.86.5-7.0
          0.7-1.20.502.0-2.51.7-2.2

          GM0.86-0.945.6-6.4


          2.0-2.51.7-2.22.8-3.2
           

              GD鋼是在CrWMn鋼的基礎上,適當地降低碳含量,以減少碳化物偏析,同時增加鎳、哇、錳,以增加基體的強度和韌性,少量鉗和釩可以細化晶粒,提高淬透性和耐磨性。并增加回火穩定性,鉻的作用主要是提高淬透性。GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體,碳化物較少,且細小而均勻,可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具,模具使用過程中很少崩韌和斷裂。力學性能見表2、表3。

                                                                                          表2 GD鋼淬火溫度與硬度的關系(HRC)


          淬火溫度/℃
          8108408709009309601000
          空冷硬度6365.565.56665.56665
          油冷硬度65.5666666666665
          200℃回火硬度596061616160.561
          230℃回火硬度59.5606060606060
          200℃回火硬度59.559.55958.5586059
           

          ` 表2列出了GD鋼在不同的淬火回火溫度下獲得的硬度。由于Si、Cr的共同作用,使其具有較高的回火穩定性,可滿冷作模具的要求。

                                                                                                 表3 幾種冷作模具鋼的力學性能對比


          鋼號
          熱處理工藝抗彎強度/MPa沖擊韌性/J·mm-2硬度/HRC
          GD鋼900℃油淬200℃回火4483149.161
          GD鋼930℃加熱250℃等溫55min+200℃回火2h465017159
          CrWMn840℃油淬200℃回火377776.561
          Cr12MoV1020℃油淬200℃回火258044.161
           

              由表3可知,GD鋼的強韌性明顯高于對比鋼,GD鋼采用等溫淬火工藝,在馬氏體基體上分布適量下貝氏體,具有明顯的韌化效果,是進一步發揮材料潛能的有效途徑。實際使用情況見表4。由此可以看出,采用GD鋼制模具壽命明顯高于CrWMn鋼及Cr12MoV鋼。
                                                                               表4 幾種冷作模具鋼的壽命對比(萬件)


          模具類型
          GD鋼CrWMnCr12MoV
          沖裁模1.2
          0.6
          沖壓模63
          擠壓模0.80.0010.001
          凸模75
          11
           


          2、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。如65Nb鋼(65Cr4W3Mo2VNb)、CG-2鋼(6Cr4Mo3Ni2WV)等?;w鋼既具有高速鋼的強度,紅硬性,耐磨性,又具有低合金鋼的韌性和塑性,已較廣泛地用于制作冷擠壓、厚扳冷沖、冷鐓等模具,特別適于難變形材料用的大型復雜模具,還可用做黑色金屬的溫熱擠壓模具。
          ⑴65Nb鋼是以W6Mo5Cr4V2高速鋼為母體,在其淬火基體成分基礎上,適當增加含碳量,并用少量的鈮進行合金化改型而成,其化學成分見表1。含碳量稍高于基體的含碳量,以便增加一次碳化物量和提高耐磨性,還加入少量的強碳化物形成元素鈮,以便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。65Nb鋼是一種高強韌冷作模具鋼,可以用來制作復雜、大型或難變形金屬的冷擠壓模具和受沖擊負荷較大的冷鐓模具以及冷沖模具、冷剪模具等。
          在1080~1160℃加熱淬火,仍能保持細晶粒,硬度也較高;在1160℃加熱淬火時硬度最高,達到66.3HRC;在1180℃加熱淬火時,開始長大。因此,最適應的淬火加熱溫度推薦采用1080-1160℃。在1120℃淬火,500-540℃回火時的力學性能最佳。
          ⑵CG-2鋼是一種冷熱兼用的基體鋼,其化學成分見表1。與高速鋼W6Mo5Cr4V2相比屈服強度稍低外,對于承受較大擠壓力的冷擠壓模具,選擇W6Mo5Cr4V2高速鋼制作,使用壽命較高;對承受擠壓力較小、形狀復雜和要求較高韌性的冷鐓模具,則選擇CG-2鋼。
          3.使用秘笈
          材料的化學成分直接影響材料的組織和性能,進而影響模具的使用壽命。在實際生產中,應根據情況合理選用。
          CrWMn淬透性化比GCr15好,常用于形狀復雜、耐磨性好的高精度沖模。但CrWMn鋼鍛后需較嚴格地控制冷速,并采用適當的熱處理,防止模具在使用中的崩刃和開裂。 Cr12MoV鋼等有高的耐磨性,但碳化物偏析較嚴重,導致變形的方向性和強韌性的降低。相比Cr12MoV鋼,GD鋼制作的模具使用壽命有不同程度的提高。 W6Mo5Cr4V2和W18 Cr4V具有高的耐磨性和強度,常用于制作承受較大擠壓力的冷擠壓模具,但其韌性不能滿足復雜大型和受沖擊負荷大的模具的需要。對承受壓力較小,形狀復雜,而又要求較高韌性的冷鐓模具,則可選擇用CG-2鋼。 GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體,碳化物較少且細小而均勻,可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具。 LD鋼的共晶碳化物比Cr12MoV鋼低得多,淬透性比Cr12MoV高。GM鋼的抗彎強度遠遠高于Cr12MoV鋼,硬度高且具有一定的韌性。GM鋼比Cr12MoV鋼的承載能力高得多,完全可以代替Cr12MoV鋼制作大型冷鐓模具。

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