模具钢介绍及选材资料

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2) 形状复杂、尺寸精度要求高的模具,应选用微变形材料。
3) 结构复杂、尺寸较大的模具,宜采用淬透性好、变形小的高合金材料; 或制成镶拼结构。
4) 对于小批量生产或新产品试制,可选用一般材料如碳素钢;当生产批量 大或自动化程度高时,宜选用高合金钢或钢结硬质合金等材料。
★考虑模具材料的工艺性能
优良的锻造性能与切削加工性能,较好的淬透性,较小的氧化脱碳和淬火 变形、开裂倾向。
★淬火温度的影响 适当提高淬火温度可增加硬化层厚度,从而提高模具 的承载能力,但过高的淬火温度又会使强韧性下降。
★回火温度的影响 碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降,在
150~300°C回火后,抗弯强度及冲击韧度随回火温度的升高而明显增 高,因此应根据不同钢号选择最佳回火温度。
§2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢
2.冲裁模工作零件材料的选用
★ 模具寿命的高低;
★ 冲压件的材质 不同材质的冲压件,其冲压的难易程度相差
很大; ★ 冲压件的产量 如批量不大,就没有必要选用高性能的模具 材料; ★ 材料价格。
§3、选材的实例
(二)拉深模
1.拉深模对材料的性能要求 性能: 较高的强度和耐磨性,一定韧性和较好的切削加工性能,
优点:便宜、易于锻造成形,切削加工性能也比较好。 缺点:淬透性差,变形开裂倾向大,耐磨性和热强性 较低。
§2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢
◆ 碳素工具钢
常用碳素工具钢的牌号
力学性能 :
T7A、T8A、T10A、T12A等
★含碳量的影响钢的硬度 主要由含碳量和组织决定,含碳量越高,则硬
度越高,耐磨性越好。
MnCrWV钢等。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
1. CrWMn钢
力学性能:具有较高的硬度和耐磨性、较好的韧性并能减小过热敏感性、
淬火变形较小。
工艺性能:
☆ 锻造工艺 始锻温度1100一1140℃,终锻温度800~850℃。锻后要空 冷到650~700℃再转入热灰中缓冷。 ☆ 退火工艺 CrWMn钢锻后均需等温球化退火,退火加热温度790~ 830℃,等温温度700~720℃,退火后的组织比较均匀,退火硬度约为 255~207HBS。 ☆ 淬火工艺 淬火加热温度820~840℃,油淬硬度为63~65HRC,直径拳 40~50mm的钢件油中可以淬透。CrWMn钢经860℃加热、280℃等温淬火后, 强韧性明显提高。 ☆回火工艺 回火温度200℃,回火硬度60~62HRC。
应用范围:轻载冲裁模具、轻载拉深模具和弯曲翻边模具。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
2. 9Mn2V钢
特点:9Mn2V钢是利用我国丰富的锰、钒资源研制出来的不含铬
的冷作模具钢; 锰的质量分数高达1.70%一2.00%;钢的淬透性好。
力学性能:9Mn2V钢的碳化物量比CrWMn钢少,颗粒较大,耐磨
性不及CrWMn钢,但仍比T10钢的耐磨性高6—7倍。锰使钢的Ms点下 降,淬火后残留奥氏体较多,尤甚于CrWMn钢,因此淬火变形比 CrWMn钢还小,但其尺寸稳定性不及CrWMn钢。9Mn2V钢的淬透性 接近9SiCr钢,低于CrWMn钢;
缺点: 回火稳定性较差,几乎与碳素工具钢相近。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
4、性能要求:抗变形、抗磨损、抗断裂、耐疲劳、 抗软化及抗粘合,具体如下:
◎硬度和耐磨性 硬度和耐磨性是冷作模具材料的最基本 性能之一,模具的硬度应高出工件硬度30%~50%,一 般为58~64HRC,以保证模具在工作过程中抗压、耐磨、 不变形、抗粘合。
◎强度和韧性 模具材料应具有足够的强度和韧性,以防 止模具在冲击负荷下发生脆性断裂。
◆ 应用范围 用于制造大批量生产薄板和中等厚度板料零件 的大型冲模,也可用于制造小型精冲模、中等载荷冷挤压凸模。
§3、选材的实例
(一)冲裁模
1.冲裁模的工作条件和性能要求 冲裁模:用于各种板材的落料与冲孔。 受力情况:冲击力、剪切力、弯曲力,以及剪切材料的强烈
摩擦力,因而对冲裁模的性能要求主要是指对模具刃口的性能要求。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
4. 6CrNiSiMnMoV(GD)钢 ◎ 退火工艺 加热到760~780℃,保温2h,然后以30℃/h的速
度冷到680℃,再保温6h,炉冷到550℃出炉空冷。
◎ 淬火及回火
淬火温度870~930℃,以900℃最佳,盐浴炉加
热,加热系数为45s/mm,可油淬、空冷或风冷。回火温度为175~ 230℃,回火硬度为58~62HRC 。
并要求热处理变形小。
硬度: 凸模热处理后硬度为58~62HRC,凹模硬度为62~
64HRC。
表面处理: 生产批量很大时,则要求拉深模具有很高的寿命,
应对模具进行渗氮、渗硼、镀硬铬、渗钒等表面处理。
2.拉深模材料的选用
☆ 小批量生产:可选表面淬火钢或铸铁。 ☆ 轻载拉深模:可选T10A、9Mn2v、CrWMn、GD、65Nb等钢。
★经济性
§2、冷作模具材料及性能要求
1、分类:碳素工具钢、油淬冷作模具钢、空淬 冷作模具钢、高碳高铬冷作模具钢、基体钢和低碳 高速钢、高耐磨高强韧冷作模具钢以及其他冷作模 具钢。 2、受力情况:拉伸、压缩、弯曲、冲击、摩擦 等。 3、失效形式:断裂、变形、磨损、粘合、啃伤、 软化等。
§2、冷作模具材料及性能要求
9SiCr钢力学性能:在室温至900℃的力学性能见下表。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
9SiCr钢工艺性能:
◆锻造工艺
始锻温度1050~1100℃,终锻温度850~800℃,锻 加热温度780~810℃,保温2~4h;等温温度680~
后缓冷;
◆退火工艺
720℃,保温4~6h;
◆淬火工艺 淬火温度860~880℃,油冷,硬度62~65HRC,可
9Mn2V钢工艺性能:
★ 锻造工艺 始锻温度1130~1160℃,终锻温度≥800℃,空冷到
650~700℃,再缓冷。 ★ 退火工艺 加热温度750~770℃,保温3~5h,等温温度680~ 700℃,保温4~6h。 ★ 淬火工艺 淬火温度780~820℃,油冷,硬度62HRC以上,热 处理变形较小。 ★ 回火工艺 回火温度150~200℃,空冷,硬度60~62HRC,回火 温度在200~300℃,有回火脆性及显著的体积膨胀,应设法预防。
应用: 适于制造一般要求的尺寸较小的冷冲模、冷压模、雕刻
模、落料模等。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
3. 9SiCr钢
9SiCr钢是一种专用刃具钢,也可用来制造机床 附件和冷作模具,如打印模、滚齿模、搓丝板、冷 冲模等,目前正逐步应用到载荷较大的模具,部分
取代Crl2钢。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
工艺性能:
碳素工具钢的热变形抗力低,锻造温度 范围宽,锻造工艺性好。 经锻造后的碳素工具钢模具毛坯需进行 退火处理,使其具有良好的工艺性能,为切削加工和淬火 做好组织准备。
★退火和正火 ★锻造性能
§2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢
表2 碳素工具钢的淬火、回火工艺
§2、冷作模具材料及性能要求/油淬冷作模具钢
◎热硬性 以保证模具在高速冲压或重负荷冲压工序中不 因温度升高而软化。 ◎抗疲劳性能 防止模具在交变载荷作用下发生疲劳破坏。
§2、冷作模具材料及性能要求
5、工艺性能:
◎可切削加工性 应具有较好的可切削加工性能; 球化退火改
善冷作模具材料的可切削加工性能; 选用含S、Ca等元素 的易切削模具材料。
◎可锻性 锻造可以改善材料的内部组织,提高其强度和韧性。
应用范围: 可代替CrWMn、Crl2型、GCr15、6CrW2Si、
9SiCr、9Mn2V等钢制作各种类型的易崩刃、易断裂的冷作模具, 如冷挤模、冷弯模、冷镦模、精密塑料模、温热挤压模等, 另外,应用于火焰淬火模具也已取得了可喜的进展。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
5. Cr5MolV钢
◎淬透性与淬硬性 应具有良好的淬透性与淬硬性,以保证冷
作模具能在较缓和的冷却介质中淬火硬化;淬火后易获得高 而均匀的硬度(58~4HRC),并获得较深的淬硬层。
◎淬火变形小 对淬火温度及模具的尖角等因素不敏感,淬火
的开裂倾向小。
§2、冷作模具材料及性能要求/碳素工具钢 6、冷作模具常用钢材
◆ 碳素工具钢
特点:具有较好的淬透性、较高的耐磨性和较小的热处理变形。
Cr5Molv钢的含铬量中等,共晶碳化物少,碳化 物分布均匀,耐磨性好,热处理变形小,淬透性好。在较低的淬火 温度获得较高的硬度。
在950℃空淬:50mm×152mm×254mm的工件 淬硬到62~65HRC。Cr5MolV钢的退火加热温度为840~860℃, 等温温度为740~760℃,退火硬度为202~229HBS。
■ 应用范围 ■ 工艺性能
■ 力学性能
用于制造重负荷、高精度的冷作模具。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材
6. Cr6WV钢
特点: Cr6Wv钢淬火变形小,淬透性好,具有较好的耐磨性
和一定的韧性。 ◆ 力学性能 强韧性高、耐磨性低、具有优良的强韧性:抗弯 强度为350—400MPa、冲击韧度比Crl2MoV钢高40%。 ◆ 工艺性能 60HRCo 。 淬火温度为960—980℃,油淬硬度高于
常用模具钢介绍及选材
市场部 汪晶

§1 §2 §3 §4 §5 §6

选材的原则 冷作模具材料及性能要求 选材的实例 塑料模具钢材料性能及选用 国外常用优质模具钢简介 错误选材实例与热处理宜与忌
§1 选材的原则
★ 满足模具的使用性能要求
1) 承受大负荷的重载模具,应选用高强度材料;承受强烈摩擦和磨损的模具, 应选用硬度高、耐磨性好的材料;承受冲击负荷大的模具,应选用韧性高 的材料。


§3、选材的实例
(四)冷挤压模
1.冷挤压模性能要求
性能要求: 有高的抗压强度和抗弯强度,高的强韧性和耐磨性。 硬度:要求硬度达61~63HRC。 另外:还要求模具材料有较高的高温强度和冷热疲劳抗力。




2.冷挤压模具材料ห้องสมุดไป่ตู้选用
常用:T10A、CrWMn、60Si2Mn、Crl2型钢、W18Cr4v、 W6Mo5Cr4V2及新型模具钢均可作为冷挤压模具材料。 **工厂最常选用的是60Si2Mn、Crl2、Crl2MolVl、6W6、GM、ER5、 LD、65Nb、012Al、LMl、LM2、GD钢、马氏体时效钢和硬质合金等
油淬冷作模具钢:在碳素工具钢的基础上加入适量的Cr、Mo、
W、V、Si、Mn等合金元素。
◎ ◎
目的: 以提高钢的淬透性、力学性能和回火稳定性。 特点: 具有高的硬度、中等的淬透性,其中CrWMn钢的淬透性
优于9Mn2V等钢,而9Mn2V钢能在较低的温度下淬硬,其淬火变形会 稍小一些。
◎常用的油淬冷作模具钢:CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、
采用分级或等温淬火; ◆回火工艺 回火温度180~200℃,硬度60~62HRC,在250℃ 回火脆性,应避免在此温度范围回火。
9SiCr钢应用范围 :
适于制造冷冲模和打印模等。如用9SiCr钢制造的螺栓十字槽冲 模,经900℃,260~280℃等温30min,则硬度为57~59HRC,强韧 性好,使用寿命比经常规处理的冲模提高3倍。
§2、冷作模具材料及性能要求/模具钢的选材 4. 6CrNiSiMnMoV(GD)钢
特点:GD钢是一种碳化物偏析小而淬透性高的高强韧钢。 成分:GD钢的合金总量在4%(质量分数)左右,在CrWMn钢的基
础上,适当降低含碳量,以减少碳化物偏析,同时添加Ni、Si、M。 ★ 力学性能 强韧性高:强韧性指标接近基体钢,有些韧性指标 超过基体钢;GD钢的冲击韧度、小能量多冲抗力、断裂韧度、抗压 屈服点等均优于CrWMn钢和Cr12MoV钢。 ★ 工艺性能 ◎ 锻造工艺 GD钢的碳化物偏析小,下料后可直接使用。若需改 锻,锻造性能好, GD钢锻造温度区间宽,可以一次成形,成材率可 达80%以上。其加热温度1080~1120℃,始锻温度1040~1060℃, 终锻温度≥850℃。
☆ 重载拉深模:应选用强度较高的Crl2、Crl2MoV、Crl2Molvl、
Cr5MolV、GM、ER5等钢。
§3、选材的实例
(三)弯曲模

小件弯曲、卷边、成形用模具:可选用45、T10A、
GD钢。
中件弯曲、卷边、成形用模具: 小批量生产可选用低熔点合金、锌基合金; 生产批量较大时,宜选用CrWMn、6W6、Crl2型 钢或以硬质合金作镶块镶嵌在低熔点合金或锌基合金的 基体中。
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