模具材料Word文档下载推荐.doc

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碳素工具钢T1OA，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si；

高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2；

轴承钢GCr15；

弹簧钢60Si2Mn，渗碳钢20Cr、12CrNi3A；

不锈钢3Crl3等。

其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。

为满足生产要求，国内先后研究开发了一系列新型冷作模具钢。

1．1高强韧耐磨钢

Cr12系列冷作模具钢是较广泛采用的钢种系列，具有良好的淬透性和耐磨性，但共晶碳化物偏析较严重，韧性较差，淬火后异常变形较大。

为弥补此类钢的性能缺陷，国内先后开发了一些高强韧耐磨钢，如7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、Cr8WmoV3Si（代号ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代号GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。

与Cr12、Cr12MoV相比，此类钢的碳和铬的含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；

适当增加了W、Mo、V等合金元素的含量，从而增强了二次硬化能力，提高了耐磨性。

所以，此类钢在具有良好的强韧性的同时，还有优良的耐磨性和较好的综合性能，主要用于制造承受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。

7Cr7Mo2V2Si，代号LD，最初是针对冷镦模具而研制的。

其碳含量低于G．Steven推荐的"

平衡碳"

规律，使钢在具有高硬度的同时，又具有较好的韧性；

加入Cr、Mo、V元素，有利于二次硬化，保证钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨性；

加入一定量的Si，以强化基体，提高回火稳定性。

LD钢常用的热处理工艺是1100～1150℃淬火，530～570℃回火，回火后硬度HRC57～63。

1100℃淬火后的组织为细针马氏体十残留奥氏体十剩余碳化物，晶粒度10.5级。

l100℃淬火、570℃回火后的组织为回火马氏体十残余碳化物。

LD钢已被广泛应用于制造冷锻、冷冲、冷压、冷弯等承受冲击、弯曲应力较大，又要求耐磨损的各类冷作模具。

Cr8MoWV3Si，代号ER5，在具有较高强韧性的同时，又具有突出好的耐磨性。

该钢在回火过程中弥散析出的特殊碳化物，是ER5比Crl2系钢具有更高强韧性和耐磨性的重要原因。

ER5钢适用于制造承受冲击力较大，冲击速度较高的精密冷冲，重载冷冲以及要求高耐磨的其他冷作模具。

9Cr6W3Mo2V2，代号GM，也是以提高耐磨性为主要目的而研制的高耐磨冷作模具钢。

该钢通过Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素的合理配比，并根据"

规律配碳，使钢具有最佳的二次硬化能力及抗磨损能力，同时又保持了较高的强韧性和良好的冷热加工性能，适用于制造冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精密、高耐磨冷作模具。

1．2高速钢基体钢

高速钢基体钢具有相当于正常淬火高速工具钢的基本成份．并允许钢中保留5％左右的过剩碳化物，另外再适当增加或减少某些元素的含量。

此类钢有效地解决了高速钢碳化物不均匀分布和韧性较差的问题，钢的抗弯强度、韧性、塑性和疲劳抗力高于高速钢，但耐磨性低于高速钢，用于制造要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。

由于高速钢基体钢的红硬性好，所以也用于制造热作模具。

国内研制的高速钢基体钢有：

65Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代号CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVA1（代号O12A1）、65W8Cr4VTi（代号LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代号LMZ）等。

65Cr4W3Mo2VNb，其基体成份相当于淬火后的W6Mo5Cr4V2钢，但碳含量较一般基体钢高，以增加碳化物量和提高耐磨性。

加入0.2～0.35％Nb，以提高钢的强韧性和改善工艺性。

65Nb用于制造冷挤压、厚板冷冲、冷镦等承受较大载荷的冷作模具，也可用于温热挤压模具。

1．3低合金冷作模具钢

国内开发的低合金冷作模具钢中，有7CrSiMnMoV（代号CH）、

6CrMnNiMoVSi（代号GD）、6CrMnNiMoVWSi（DS）、CrNiWMoV等。

这些钢的淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合，适用于制造精度复杂模具。

7CrSiMnMoV，代号CH，在820～1000℃淬火，可获得HRC60以上的硬度，是一种空淬微变形钢，可以火焰加热空冷淬硬。

该钢的耐磨性尽管比Cr12MoV差，但比9Mn2V和T10A好；

抗弯强度、抗压强度和冲击韧性都优于Cr12MoV和9Mn2V；

热处理后的变形量和常用的Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr4W2MoV等钢相当。

CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可用于代替T10A、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12MoV等制造对强韧性要求较高的冷作模具，如冲孔凸模、中薄钢板（2～5mm厚）的修边落料模等。

由于该钢可以采用火焰加热空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽车模具。

6CrMnNiMoVSi，代号GD，较CH钢增加了0.85％左右的Ni，进一步强韧化了基体。

该钢的淬火温度范围较宽，淬透性好，也可火焰加热空冷淬火，具有良好的强韧性。

当用于制造易崩及断裂的冷冲模具时，模具寿命较高。

1．4无磁高强度模具钢

电子工业中的部分磁性元件需用无磁性的模具生产，7Mnl5Cr2A13V2WMo钢的导磁系数很低，强度、耐磨性也良好，但切削加工比较困难。

国内开发的无磁模具钢有18Mn12Crl8NiN（代号A18）、8Mnl5Cr18（代号WCG）、50Mnl8Cr4WN（简称50Mn）等。

其中50Mn具有低磁导率（μ＜1.1H／m），较高强度和良好的加工性能，经1020～1070℃（水冷）固溶处理后，硬度HRC30左右。

再经过590℃士10℃时效，硬度上升至HRC35左右。

2．热作模具钢的开发情况热作模具大体分为热锻模、热挤压模、压铸模和冲裁模。

5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V是热作模具钢中应用量仍然较大的钢种。

5CrNiMo主要用于厚度300～400mm的大中型锻模，5CrMnMo适用于厚度在250mm以下的小型锻模。

但当用于更大截面或更高温度时，这两种钢存在淬透性、热稳定性、热疲劳性及耐磨性不够的问题。

3Cr2W8V的高温强度较高，但钢的热疲劳性较差，韧性也不高，用于压铸模具和铝、铜合金热挤压模具时，模具的使用寿命都较低。

国内在热作模具方面先后开发了几十种钢。

2．l大截面热锻模具钢为弥补5CrMnMo和5CrNiMo在较大截面和较高温度时热稳定性、热疲劳性及淬透性不够的缺陷，内开发了45Cr2NiMoVSi（简称45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（简称5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3Cr2MoVNi（代号B2）等大截面热锻模具钢。

与5CrNiMo相比，45Cr2和5Cr2中既含有较高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲线上的高温转变区上移，低温转变区显著右移，提高了钢的淬透性。

截面尺寸在500*500mm以下的模具经970-990℃淬火，650～680℃回火后，硬度可达HRC36-44。

45Cr2和5Cr2还具有二次硬化能力，它们的高温强度较5CrNiMo钢高50％，热稳定性高出100～150℃，冲击韧性则相当。

另外，钢的热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的能力也强于5CrNiMo。

这二种钢用于12000t以下机械压力机模具及16t以下模锻模具，模具的使用寿命是5CrNiMo钢制造的同种模具寿命的数倍。

2．2中小热锻模具钢

中小热锻模具的表面温度可达600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高温性能显然不能满足要求。

3Cr2WSV钢的高温强度较高，但韧性及热疲劳性能较差。

为此，国内较早开发了2Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代号ER8）等3％Cr-3％Mo和3％Cr-2％Mo型的中碳铬系高强度热作模具钢，其中3Cr3Mo3VNb是根据形成合金碳化物所需的碳量对2Cr3Mo3VNb做进一步成份调整而来的。

这二种钢中加人了3％左右的Mo，既能提高钢的淬透性和防止出现回火脆性，又能提高钢的热稳定性。

加人V和Nb则可起到细化晶粒，降低钢的过热敏感性作用。

因此，钢的淬透性高，淬火加热温度范围宽，过热敏感性低，具有高温强度高、热稳定性好、塑性韧性好、冷热疲劳性能好、热磨损性能好等优点，用于制造不锈钢（2Crl3）等热锻模，轴承凹模和辊锻模，都取得了良好的使用效果。

4Cr3Mo3W4VNb，代号GR，除Cr、Mo、V和Nb外，又加入了4％W，所以钢的高温强度和热稳定性得到了进一步提高，是中碳铬系热作模具钢中高温强度较高，热稳定性较好的钢种。

该钢还具有良好的冷热疲劳性能，该钢适用于制造工作温度600-700C℃的浅型腔中小锻模，也可用于铜合金热挤压模具。

除以上30Cr-30Mo型热作模具钢外，国内先后开发的5％Cr系中碳中合金热作模具钢已较大量用于热锻模具，如4Cr5MoVSi、4Cr5MoV1Si等，其中4Cr5MoV1Si具有优异的韧性和良好的冷热疲劳性能，适用于制造工作温度在600℃以下，对韧性和塑性要求较高的模具。

如用4Cr5MoV1Si代替5CrNiMo、5CrMnMo制造汽车连杆、曲轴锻模，模具的使用寿命得到了明显提高；

用于制造铝合金压铸模具和铝型材挤压模具，模具的使用寿命较高。

另外，该钢还可作塑料模具钢使用。

目前，4Cr5MoV1Si钢的优良性能已在国内得到了广泛认可，应用量已较大。

许多大学、研究院所和钢厂不惜花重金对该钢做研究和生产质量改进工作，并就此打出了自己的优质品牌。

2．3压铸模具钢

在有色金属压铸中，3Cr2W8V曾是应用广泛的模具钢，5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2Mo等中碳低合金钢也作为铝锌合金压铸模具钢使用。

3Cr2W8V的冷热疲劳性能较差，模具的使用寿命不高。

国内为此先后开发了几个新型模具钢，如4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4）和4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10）等。

4Cr3Mo2MnVNbB（代号Y4），最初就是针对铜合金压铸模具而研制的。

该钢通过合理的成份配比，使其在达到高的热强性及热稳定性的同时，又保持了良好的韧性和塑性，抗冷热疲劳性能明显优于3Cr2W8V，模具的使用寿命较3Cr2W8V制造的模具的使用寿命有明显提高。

该钢也可用于制造热挤压和中小热锻模具。

4Cr5Mo2MnVSi（代号Y10），是针对铝合金压铸模具而研制的，与3Cr2W8V钢相比，该钢具有抗冷热疲劳性能好、热处理变形小、抗铝溶损性能好等优点，模具的使用寿命普遍比3Cr2W8V钢制造的模具的使用寿命提高一倍以上。

该钢还可用于制造工作温度在600℃以下的中小热锻等模具。

2．4铜、铝型材热挤压模具钢

铜合金热挤压模的穿孔针、底模等长时与高温铜坯接触，模具的使用工况较苛刻。

用3Cr2W8V或4Cr5MoV1Si钢制作此类模具，模具的使用寿命一直较低。

国内曾试图采用奥氏体热作模具钢来解决此类模具寿命低的问题，但因钢的冷热疲劳性能较差而仍未得到圆满解决。

在此背景下，国内有关大学、研究院所和钢厂先后推出了可以提高此类