常用的冷冲压模具材料.docx

1、常用的冷冲压模具材料常用的冷冲压模具材料日期:冲压模具工作零件材料的要求冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷 ，甚至在较 高的温度下工作（如冷挤压），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现 象。因此，对模具工作零件材料的要求比普通零件高。由于各类冲压模具的工作条件不同，所以对模具工作零件材料的要求也有所差 异。1.冲裁模材料的要求对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲 裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具 有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。2.拉深模材料的要求要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性

2、（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、 定的强韧性以及较好的切削加工性能，而且热处理时变形要小。3.冷挤压模材料的要求要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性，为避免冲击折断,还要求有一定 的韧性。由于挤压时会产生较大的升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬 性1 1. 2.2冲压模具材料的种类及特性制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、 钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主 ，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳 高铬或 中 铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、 钢结硬质合金 等等。1.碳素工

3、具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为 T8 A、T10A等，优点为加工性能好，价格便宜。 但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。2 .低合金工具钢与碳素工具低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于 制造模具的低合金钢有 CrWMn、9 Mn2V、7 C r SiM nMoV（代号CH- 1 ）、 6Cr Ni S iM nMo V（代号 GD）等。3.高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有 Cr12和Cr12MoV、C r 12Mo1V1 （代号D 2 ）,它 们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理

4、变形很小，为高耐磨微变形模具钢， 承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重 ，必须进行反复镦拔（轴向镦、径 向拔）改锻，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。4.高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有 C r 4W2M 0 V、C r6WV、C r5 M o V等，它们 的含铬量较低， 共晶碳化物 少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬 透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比， 性能有所改善。5.高速钢高速钢具有模具钢中最高的 的 硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具 中常用的有 W1 8 C r 4V （代号8 -4-1 ）和含钨量较少的 W 6 M o5 C

5、r4V 2 （代 号6 -5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的 降碳降钒 高速钢 6W6M 0 5 Cr4V（代号6 W 6或称低碳M2）。高速钢也需要改 锻，以改善其碳化物分 布。,以改善钢的,具有一定的耐磨性和，材料成 6C r 4W3Mo2 V Nb（代号 65N b）、6.基体钢 在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量 性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点 硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢 本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有7Cr7Mo 2V2S i （代号 LD）、5C r4Mo3S i MnVAL （代号 0

6、12 AL）等。7.硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用 作模具的硬质合金是 钨钻类，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用 含钻 量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用 含钻量较高 的硬质合金。钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、钼、钨、钒等） 做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相 ，用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬 质合金 的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、 焊接、锻造和热处理。钢结硬质合金含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低 于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 687

7、3HR C。1 1 . 2 .3冲压模具材料的选用及热处理要求一.冲裁模具材料的选用及热处理要求选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的 模具材料;还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于 冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬 质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优依次为碳素工具钢一合金工具钢体钢一咼碳咼铬钢 一咼速钢一钢结 硬质合金 一 硬质合金。 此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择 的影响。1.传统模具用

8、钢、9M n2 V、Cr12 和 C长期以来，国内薄板冲裁模用钢为 T1 0 A、CrWMnr 12Mo V 等。其中T1 0A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变 形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。淬,1 6 0180 CT10A碳素工具钢的热处理工艺为：7 6081 0 C水或油CrWMn、 9 Mn 2 V是高碳低合金钢种，淬火操作简便钢，变形易控制。但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、 裁模具。度2 00回火，硬度5 9 62HRC。，淬透性优于碳素工具 工件形状较复杂的冲CrWMn钢的热处理工艺为：淬火温度8 2 0 840

9、C油冷，回火温 C,硬度60 6 2 HRC 。9 M n2V钢的热处理工艺为：淬火温度 7 8 0 820 C 油冷，回火温度 150 2 0 0 C,空冷，硬度6 0 6 2 H R C。注意 回火温度在20 03 0 0 C范围有回火脆性和显著体积膨胀，应 予避开。C r12和Cr 1 2MoV 为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性 好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲裁模。但该类钢种存在碳化物不均匀 性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩 刃 或断裂。其中，C r12含碳量较高，碳化物分布不均比Cr12MoV严重，脆性更大一些。Cr 1 2型钢的热处理工艺选择取决于模具的

10、使用要求，当模具要求比较小的变形 和一定韧性时，可采用低温淬火、回火（C r1 2为95098 0 C淬火，1 5 0 200 C 回火；C r 12 MoV 为 10201 0 50 C 淬火，1 80 2 00 C 回火）。 若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（Cr1 2 为 1000 1 10 0 C淬火，48 0 5 0 0 C 回火；C r 1 2 M o V 为 111 0 1 1 4 0 C淬火，500 520 C 回火 ）。高铬钢在 2753 7 5 C区域有回火脆性，应予避免。2 .常用模具新钢种国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具）钢为仿美

11、国A S TM标准中的D2钢 D2钢中Mo、V含量增加，细化了晶 D2钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强度、挠C r1 2 M o V 更为了弥补传统模具钢种性能的不足, 用钢：（1 ） C r12M o 1V1 （代号 D 2引进的钢种，属Cr12型钢。由于粒，改善了碳化物的分布状况，因此 度）比Cr12MoV钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比、高。可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性。用 命要高于Cr1 2 MoV钢模具。D2钢的锻造性能和热塑成形性比 Cr1 2 MoV钢略差，机械加工性能和热处理 工艺与Cr12型钢相似。(2 ) Cr6WV钢 为高 耐磨微 变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低

12、于 C r12 型钢，碳化物的分布状态较 C r 12MoV 均匀，具有良好的淬透性。热处理变形小,机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于 Cr12M o V，只是耐磨性略 低于 Cr12型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果 好于Cr1 2型钢。钢的常用热处理工艺为：淬火温度97 0 1 - 0 00 r, 一般可热油或硝盐分级淬 火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后应立即回火 ，回火温度1602 10 r,硬度5 8 62H RC。(3 ) C r4W2 MoV 钢 也是高 耐磨微 变形高碳中铬钢，替代 C r12型钢而 研制的钢种，碳化物均匀性好,耐磨性高于 C

13、r 12MoV，适于制作形状复杂、 尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。Cr4W2M oV钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时，采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度 96 0 980 C,回火温度 28 0320 r，硬度6062H R C。要求热硬性和耐磨性较高时，采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度102 01 0 40 r,回火温度 5 0 0 5 4 0 r,硬度 60 6 2 H RC。(4 ) 7C rSiM n MoV(代号C H-1)钢为 空淬微变形低合金钢、火焰淬 火钢,可以利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度( 800-1000 r ),具有良好的淬透

14、性和 淬硬性(可达 60 HRC 以上),强度和韧性 较高，崩 裁模。0 20 0各项工艺(6 ) 9Cr6W 3M o2V2 (代号G M)钢为高耐磨高强 韧 合金钢， 性能良好，其耐磨性、强韧性、加工性能均优于 Cr12型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位级进模等精密模具,是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。 GM钢的热处理工艺：淬火温度1 080- 1 120 r,硬度 6466HRC 。回火 温度 54 0 5 6 0 r,回火二次。E R 5)钢 属高耐磨高强韧合金钢,具有较 型钢，适用于大型精 万次，总寿命高达3(7 ) Cr 8MoWV3Si (代号好的电火花加工性能，强度、韧性

15、、耐磨性都优于 Cr12 密冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次刃磨寿命为 216 0万次，是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。,采用1 150 C淬1 12ER 5钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具火，5 2 0 5 30 r 回火3次； 对重载服役条件下的模具，采用0113 0 r淬火,550 r回火3次。3 .硬质合金及钢结硬质合金 当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合 金 或钢结硬质合金 。用作模具材料的硬质合金为 钨钻类，随着 含钻量的增加，韧性及抗弯强度提高而硬度降低。 对于承受冲击力较小的模具，可以选用 含钻量较低 的 YG10X ;承受冲击力中等或较大的模具，可以选用含钻量较 高 的YG15或YG 2 0 。硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的 工作部件可以设计为镶拼结构。 钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模 的钢结硬质合金有DT、 厚板冲裁模具易磨损、崩刃和断裂,C r 12MoV厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模, 所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。传统模具用钢传统的重载冲裁模具钢种主要有 T 8A1 8Cr4V、W6