下面對(duì)常用冷作模具鋼中典型鋼的使用特性作一簡(jiǎn)述,供選用時(shí)參考:
1.Cr12MoV與Cr12鋼
Cr12MoV鋼是在Cr12Mo和Cr12鋼基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的鋼號(hào),是Cr12型高C、高Cr的萊氏體鋼的典型代表。Cr12MoV鋼的C含量比Cr12鋼低,且加入了少量的強(qiáng)碳化物形成元素Mo和V,該鋼除繼承了Cr12鋼良好的淬透性和耐磨性外,還具有較好的熱加工性能、較高的沖擊韌性和較均勻的碳化物分布;Cr12MoV鋼可以完全淬透300mm~400mm厚的截面,且淬火時(shí)體積變化小。Cr12MoV鋼廣泛用于制造要求重載荷、高耐磨性的大型精密復(fù)雜的冷作模具。在Cr12、Cr12MoV的基礎(chǔ)上,又研發(fā)了Cr12Mo1V1,該材料強(qiáng)度、硬度都優(yōu)于Cr12、Cr12MoV鋼。
Cr12鋼的C含量高達(dá)2.0%~2.3%,雖然具有良好的淬透性和耐磨性,但沖擊韌性差、易脆,而且容易形成不均勻的共晶碳化物,一般用于制造受沖擊載荷較小的要求高耐磨性的小型模具零件。
2.CrWMn鋼
CrWMn鋼具有較高的淬透性,又含有少量的碳化物形成元素,所以在淬火和回火后具有較高的硬度和耐磨性,但是,該鋼對(duì)形成網(wǎng)狀碳化物比較敏感,因此,生產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意防止和消除網(wǎng)狀碳化物。該鋼適于制造截面較大、工作刃口受熱不劇烈、淬火變形小、要求耐磨性高的精密冷作模具,也適于制造形狀復(fù)雜的精密模具。
3.9Mn2V鋼
9Mn2V鋼中含有一定量的V,細(xì)化了晶粒,減少了鋼的過(guò)熱敏感性,同時(shí)碳化物分布的不均勻性較CrWMn鋼低。該鋼淬透性很好,淬火時(shí)變形小,具有較高的硬度和耐磨性。該鋼較廣泛地用于制造精密模具,也適于制造形狀復(fù)雜的精密模具。
4.9SiCr鋼
9SiCr鋼具有高的淬透性、淬硬性和較高的回火穩(wěn)定性,熱處理變形小。該鋼較廣泛地用于制造形狀復(fù)雜、變形小的耐磨性高的切削刀具,也適于制造形狀復(fù)雜的精密模具。
5.60Si2Mn鋼
60Si2Mn鋼是優(yōu)秀的彈簧鋼,其生產(chǎn)量幾乎占所有彈簧鋼的80%。由于該鋼具有良好的綜合性能,也廣泛用于制造冷作模具。
6.GCr15鋼
GCr15鋼雖然含有較少的合金元素,但綜合性能良好,淬火和回火后硬度高而且均勻,耐磨性和疲勞性能良好,價(jià)格便宜,是國(guó)際通用的軸承鋼,占我國(guó)軸承鋼產(chǎn)量的50%,廣泛用于制造沖擊不大的小型冷作模具,如落料模、冷擠壓模、滾壓模等。
7.T10A鋼
T10A及T10鋼是具有較高硬度和一定耐磨性的碳素工具鋼。該鋼淬火后存在有未溶的過(guò)剩碳化物,其晶粒細(xì)小均勻,具有較高的強(qiáng)度和耐磨性,但韌性較低,淬透性差,淬火變形大。可以用于制造受沖擊不大的小型。T10A鋼表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。T10A制造的模具使用壽命短,現(xiàn)在許多企業(yè)已經(jīng)不再使用,都改用性能更好的材料。
8.W18Cr4V鋼
W18Cr4V鋼為鎢系通用高速鋼,其產(chǎn)量占我國(guó)高速鋼產(chǎn)量的90%以上。該鋼具有較高的室溫和高溫硬度,熱處理范圍較寬,鍛造和熱處理不易氧化和脫碳,500℃和600℃的硬度仍能分別保持在57HRC~58HRC和52HRC~53HRC。但是該鋼的碳化物分布很不均勻,通常采用在鍛錘上多向反復(fù)鐓拔工藝將網(wǎng)狀碳化物打碎。該鋼原為切削工具鋼,現(xiàn)在也廣泛用于冷鍛和溫鍛模具鋼。
9.W6Mo5Cr4V2鋼
W6Mo5Cr4V2鋼這鎢-鉬系通用高速鋼的代表鋼號(hào)。由于該鋼含有較高的Mo與V,因此鋼中的碳化物細(xì)小、分布均勻。除室溫和高溫硬度與W18Cr4V鋼相當(dāng)外,該鋼韌性、耐磨性和熱塑性均優(yōu)于W18Cr4V鋼。該鋼除制造小尺寸的切削刀具外,還可以制造高負(fù)荷下耐磨的較大尺寸的冷擠和溫?cái)D模具,在某些場(chǎng)合下有代替W18Cr4V鋼的趨勢(shì)。
10.7CrSiMnMoV(CH)鋼
7CrSiMnMoV(CH)鋼是我國(guó)近期開(kāi)發(fā)的一種空淬微變形的火焰淬火鋼(一般變形只有0.02%~0.05%),具有良好的強(qiáng)韌性和工藝性,可以火焰加熱空冷淬硬,在820℃~1000℃淬火,可以獲得HRC60以上的硬度。該鋼淬火溫度范圍較寬(900℃~1000℃),對(duì)模具刃口施行局部火焰加熱,硬化層的硬度與整體淬火相近,表層具有殘余壓應(yīng)力,硬化層下又有高韌性的基體,減少了刃口開(kāi)裂、崩刃等早期失效的發(fā)生,提高了模具壽命。同時(shí)淬火變形小,故可以在機(jī)電工完成后采用氧氣乙炔噴槍等工具對(duì)模具工作部位火焰加熱空冷淬火和火焰加熱回火后直接使用。淬火時(shí)可用火焰加熱模具刃口,淬火前需對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱(預(yù)熱溫度180℃~200℃)。
盡管該鋼的耐磨性比Cr12MoV鋼差,但比9Mn2V和T10A好。該鋼的彎曲強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性都優(yōu)于Cr12MoV和9Mn2V鋼,可以用于代替T10A、9Wn2V、CrWMn、GCr15和Cr12MoV鋼制造對(duì)強(qiáng)硬性較高的冷鍛模具、切邊模、沖孔模。
11.65Nb鋼
65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)鋼是一種高強(qiáng)高韌冷熱兼用模具鋼,可以用于制造各類(lèi)冷作模具,特別適用于復(fù)雜、大型或難變形金屬的冷擠壓模具的受沖擊負(fù)荷較大的冷鐓模具,也可用于熱作模具。
12.SLM-11鋼
SLM-11鋼具有硬度高、強(qiáng)度高、沖擊韌度比常用的Cr12MoV鋼提高1倍,淬火不開(kāi)裂,使用穩(wěn)定可靠,使用壽命比Cr12MoV鋼提高2倍~3倍。
13.7Cr7Mo2V2Si鋼和9Cr6W3Mo2V鋼
為了克服Cr12型高碳高鉻耐磨冷作模具鋼因碳化物偏析易脆開(kāi)裂的缺點(diǎn),開(kāi)發(fā)了高碳中鉻耐磨的7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼和9Cr6W3Mo2V(GM)鋼。此二鋼的強(qiáng)韌性與耐磨性均優(yōu)于Cr12MoV鋼。
7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼在1100℃~1150℃淬火、520℃~570℃回火2次,9Cr6W3Mo2V(GM)鋼在1100℃~1160℃淬火、520℃~560℃回火2次,發(fā)生二次硬化,硬度可達(dá)64HRC~66HRC,其耐磨性能與高速鋼相當(dāng),韌性不低于Cr12MoV鋼。LD鋼作螺栓冷鐓模壽命比Cr12MoV提高2倍~3倍。
14.6CrMnNiMoVSi鋼
6CrMnNiMoVSi(GD)鋼是一種新型的高韌性低合金冷作模具鋼,GD鋼在900℃加熱淬火和200℃回火后具有高的力學(xué)性能,彎曲強(qiáng)度(σbb)為4483MPa、沖擊韌度可達(dá)到145J/cm2,生產(chǎn)中可用于制造重載工作狀態(tài)下的冷作模具。
15.硬質(zhì)合金
鍛模用硬質(zhì)合金主要是以難熔金屬碳化物作為基體及硬質(zhì)相,以金屬鐵(鐵或鎳)為粘結(jié)相,用粉末冶金方法生產(chǎn)經(jīng)球化退火的一種產(chǎn)析型模具材料。硬質(zhì)合金的特點(diǎn)是硬度高、耐磨、抗壓強(qiáng)度高、熱導(dǎo)率低、線膨脹系數(shù)小、抗疲勞性好、使用壽命長(zhǎng),適用于拉絲模、冷鐓模、冷擠模和沖裁模等,但比較脆、易裂。
16.鋼結(jié)硬質(zhì)合金
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以難熔金屬碳化物為硬質(zhì)相,以鋼為基體粘結(jié)相,用粉末冶金方法生產(chǎn)后經(jīng)球化退火的一種新型模具材料。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金是介于鋼與硬質(zhì)合金之間的一種材料,兼有冷作模具鋼和硬質(zhì)合金二者的優(yōu)點(diǎn)(比一般冷作模具鋼的耐磨性好,又比硬質(zhì)合金的韌性高),并具有可機(jī)加工性、可熱處理性、可鍛性和可焊接性,耐腐蝕,熱穩(wěn)定性好,具有高的抗彎抗壓強(qiáng)度和高的剛性。可用于冷擠壓模、冷鐓模、位拔模和沖裁模。ST60還可用于熱擠壓模、熱沖孔模、熱平鍛模。但由于鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料價(jià)格比合金模具鋼貴得多,因此,在應(yīng)用中常常采用鑲套、鑲拼、螺紋連接、焊接或粘接等方法將鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼鑲嵌在模具的工作刃口部位。
17.碳化鎢鋼
碳化鎢鋼是以合金鋼為基體,以碳化鎢為硬質(zhì)相、用冶煉的方法生產(chǎn)的超硬耐磨材料,該材料硬度和耐磨與硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金性能相當(dāng),韌性優(yōu)于硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金,不易裂,可做較大規(guī)格的產(chǎn)品,可代替硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金,適用于制作工具、模具、量具、刃具、軋輥和耐磨機(jī)械零件。碳化鎢鋼進(jìn)一步完善后,其質(zhì)量和性能還有提升的空間,很有發(fā)展前途。