冷作模具材料

3.2.2低变形性冷作模具钢
一、CrWMn钢
CrWMn钢的合金含量较GCr15钢有所增加，合金 总量达3.4﹪。钨形成碳化物（WC）使钢在淬火和低 温回火后具有比GCr15钢和9CrSi钢更多的过剩碳化 物和更高的硬度及耐磨性（但钢的锻造性、加工工艺 性有所下降）；此外，钨还有助于保存细小晶粒，从 而使钢获得较好的韧性。
2.CrWMn钢的工艺性能 （2）预备热处理
3.2.2低变形性冷作模具钢
等温球化退火工艺曲线
正火工艺曲线
3.2.2低变形性冷作模具钢
2.CrWMn钢的工艺性能 （3）淬火工艺 CrWMn钢的常规淬火温度为820～ 850℃，淬火介质有油、硝盐、碱等，油淬临界直径为30～ 50mm。该钢淬透性较好，淬火变形较小。对于形状较复杂、 要求变形小的模具常采用等温淬火（等温温度在90～160℃之 间），等温淬火后其强度、硬度、韧性等各项力学性能指标均 好普通淬火（即单液淬火）。 （4）回火工艺 CrWMn钢制冷作模具时，一般采用200～220℃的回火。 3. CrWMn 钢的应用范围 CrWMn钢的淬透性较好，淬硬性好、淬火变形较小，但 耐磨性不够高。因此，用于形状较复杂、精度较高、载荷较轻 的冷冲模、切边模、冷镦模、冷挤压模的凹模、拉丝模、拉伸 模等。
可以看出：GCr15钢的各项力学性能指标均稍高于碳素工具 钢。
3.2.1低淬透性冷作模具钢
二、GCr15钢（轴承钢） 2.GCr15钢的工艺性能 （1）锻造工艺：加热温度1050～1100℃，始锻温度
1020～1080℃，终锻温度800～850℃，锻后空冷。 （2）预备热处理
3.2.1低淬透性冷作模具钢
3.2.2低变形性冷作模具钢
1.9Mn2V 钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.2低变形性冷作模具钢
1.9Mn2V 钢的力学性能——与回火温度的关系
3.2.2低变形性冷作模具钢
2.9Mn2V钢的工艺性能 （1）锻造工艺：加热温度1080～1120℃，始锻温度 1050～1100℃，终锻温度800～850℃，锻后空冷至650～ 700℃后再缓冷。 （2）预备热处理：采用等温球化退火，其工艺为：加热 温度750～770℃，保温3h，等温温度680～700℃，保温3～ 5h，炉冷至500℃再空冷。退火后的硬度≤229HBS，切削加 工性较好。
Cr4W2MoV钢是一个新型 中合金冷作模具钢，性能比 较稳定，其模具的使用寿命 较Cr12、Cr12MoV钢制模具 有较大的提高。
3ຫໍສະໝຸດ Baidu2.3高耐磨微变形冷作模具钢
二、Cr4W2MoV钢 1.Cr4W2MoV钢的力学性能——与回火温度的关系
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
二、Cr4W2MoV钢 2.Cr4W2MoV钢的工艺性能 （1）锻造性能：Cr4W2MoV钢的热加工温度范围较窄，
3.Cr12MoV钢的应用范围 可用于制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各 种模具和工具，如形状复杂的冲孔凹模、复杂模具上的镶块、 钢板深拉伸模、拉丝模、螺纹搓丝板、冷挤压模、粉末冶金用 冷压模、陶土模、冷切剪刀、圆锯、标准工具、量具等。
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
二、Cr4W2MoV钢 1.Cr4W2MoV钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
一、Cr12MoV钢 2.Cr12MoV钢的工艺性能 （4）回火工艺：Cr12MoV钢经淬火后，可进行180～
200℃的低温回火（低淬时），此时钢制模具具有高的硬度及 较高的韧性，但抗压强度低；也可进行400℃左右的中温回火 （中淬时），此时钢制模具具有高的强韧性配合，即较高硬度 和抗压强度，强韧性适中；也可进行三次500～520℃的高温回 火（高淬时），此时钢制模具具有较高硬度及抗压强度，但韧 性较差。应避开在275～375℃的脆性区内回火。
二、GCr15钢（轴承钢） 2.GCr15钢的工艺性能 （3）淬火工艺 GCr15钢的常规淬火温度为830～860℃，常用冷却介质为
油，油淬临界直径为25mm，过热倾向小、残余奥氏体量少、 淬火变形和淬火开裂倾较小。
（4）回火工艺 GCr15钢经淬火后，必须进行低温回火。GCr15钢制冷作 模具时，一般采用160～180℃的回火。 3.GCr15钢的应用范围 GCr15钢的淬透性、淬硬性和耐磨性都较碳工具钢高，在 淬火、回火时的尺寸变化也不大。因此，GCr15可用于小型的 冷冲模、切边模、低压力下的冷镦模、冷挤压凹模、拉丝模等。
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
一、Cr12MoV钢 1.Cr12MoV钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
一、Cr12MoV钢 1.Cr12MoV钢的力学性能——与回火温度的关系
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
一、Cr12MoV钢 2.Cr12MoV钢的工艺性能 （1）锻造性能：Cr12MoV钢的变形抗力较大，锻造性较
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
一、Cr12MoV钢 2.Cr12MoV钢的工艺性能 （ 3）淬火工艺： Cr12MoV钢（Ms=180℃）淬火加热需经两次预热，第一
次预热温度550～600℃，第二次预热温度840～860℃。 因钢易脱碳，加热时注意采取保护措施。
Cr12MoV钢的淬火加热温度范围宽，常规淬火温度为 1020～1050℃，可采用950～1000℃的低温淬火（20～60℃ 的油冷）或采用1020～1040℃的中温淬火（油或硝盐冷）， 或采用1080～1100℃的高温淬火（油或硝盐冷却），淬透性 高，截面为300～400mm以下者可以完全淬透，淬火变形微小。
（4）回火工艺：可进行三次520℃的高温回火（高淬 时），此时钢具有高的耐磨性和热硬性；也可进行200～290℃ 的低温回火（低淬时），此时钢具有良好的强韧性。
回火后硬度值≥60HRC。 3.Cr4W2MoV钢的应用范围：该钢的主要特点是共晶碳 化物颗粒细小，分布均匀，具有较高的淬透性和淬硬性，并且 具有较好的耐磨性（比Cr12MoV钢好）和尺寸稳定性，是 Cr12型钢的替代钢种。可用于制造各种冲模、冷镦模、落料模、 冷挤凹模及搓丝板等模具——重载、形状复杂的模具。
（3）淬火工艺：9Mn2V钢的常规淬火温度为780～ 840 ℃（Ms=125℃），淬火温度范围宽，淬火冷却介质为油，油 淬临界直径为30mm，淬火变形较小。
（4）回火工艺：9Mn2V钢制冷作模具时，一般采用160～ 180℃的回火，回火硬度值≥60HRC。
3.9Mn2V钢的应用范围：该钢适于制造一般要求的、尺 寸较小的冲模及冷压模、雕刻模、落料模等。
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
低变形性冷作模具钢的性能虽然优于碳素工具钢，但其耐 磨性、强韧性、淬火硬性、变形要求等仍不能满足形状复杂的 重载冷作模具的需要，在使用中易发生折断、弯曲和磨损。
一、Cr12MoV钢 Cr12MoV钢与Cr12钢相比，含C量降低，增加了少量的
Mo、V，其碳化物的不均匀性得以改善。
3.2.2低变形性冷作模具钢
二、9Mn2V钢 9Mn2V钢的合金含量较CrWMn钢低，合金总量
达2﹪。没有了W，碳化物不均匀性和淬火开裂倾向 较CrWMn钢小，又加入了少量V（WV≈0.2﹪）来细 化奥氏体的晶粒，降低锰钢的过热敏感性。
与CrWMn钢相比，该钢的冷热加工性要好，但强 度、硬度、淬透性、淬透硬性、回火稳定性稍低。
性能： （1）锻造性能 T7A、T8A：1130～
1160，≥800，空冷； T10A、T12A：1100～
1140，800～850，空冷至 650～700℃再缓冷。
（2）预备热处理 为了消除锻坯的锻造应
力，细化组织，降低硬度, 便于切削加工，为淬火作 好组织准备。
3.2.1低淬透性冷作模具钢
一、碳素工具钢 （3）淬火工艺
3.2.3高耐磨微变形冷作模具钢
（3）淬火工艺：Cr4W2MoV钢（Ms=142℃）淬火加热需 经两次预热，第一次预热温度300～400℃，第二次预热温度 800～850℃。常规淬火温度为980～1020℃，可采用960～ 980℃的低温淬火（20～60℃的油冷或空冷）或采用1020～ 1040℃的高温淬火，淬硬深度较大，淬火变形小。
3.2.1低淬透性冷作模具钢
二、GCr15钢（轴承钢） 1.GCr15钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.1低淬透性冷作模具钢
二、GCr15钢（轴承钢） 1.GCr15钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.1低淬透性冷作模具钢
二、GCr15钢（轴承钢） 1.GCr15钢的力学性能——与回火温度的关系
差。锻造工艺一般为：加热温度1020～1120℃，始锻温度 1000～1060℃，终锻温度850℃，锻后缓冷。冷至400～ 500℃可进行退火处理。常规锻造后使钢中的碳化物不均匀性 得以改善，利用锻造后余热进行淬火可使碳化物粒度变细，棱 角变圆，奥氏体晶粒度达到超细化水平。
（2）预备热处理：采用等温球化退火，其工艺为：加热 温度850～870℃，保温2～3h，等温温度720～740℃，保温 3～4h，炉冷（≤30℃/ h）至550℃再空冷。退火后的硬度 207～255HBS，切削加工性较差。
第3章 冷作模具材料
冷作模具是指在冷态下完成对金属或非金属材进行塑性变形 加工的工具。
包括：冷冲裁模具、冷挤压模具、冷镦模具、冷拉深模具、 拉丝模具、弯曲模具等。
完成的工序有冲孔、落料、挤压、冷镦、拉深、滚丝、拉 丝、弯曲、成型等。
3.1冷作模具材料的性能要求
使用 性能 要求
1.良好的耐磨性 2.高的强度 3.足够的韧性 4.良好的抗疲劳性 5.良好的抗咬合能力
性能，通过热处理能获得较高的硬度和一定的耐磨性。但其淬 透性低、淬火变形大、淬火开裂倾向大、耐磨性较差。因此， 碳素工具钢适宜于制造尺寸较小、形状简单、载荷较轻、生产
批量不大的冷作模具，如小型的切边模、落料模、拉深模等。 二、GCr15钢（轴承钢）
G表示轴承专用钢，Cr15是用千分数表示铬的含量为1.5﹪。 Cr15是在T10A钢（该类钢中综合性能为最好的）中加入了少 量的铬而形成的（与Cr2钢相近）。少量的铬加入，提高了钢 的淬透性，增加了回火稳定性，减少了淬火变形和淬火开裂倾 向。
工艺 性能 要求
1.可锻性 2.可切削性 3.可磨削性 4.热处理工艺性
3.2 冷作模具材料
3.2.1低淬透性冷作模具钢 一、碳素工具钢
1.碳素工具钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.1低淬透性冷作模具钢
一、碳素工具钢 1.碳素工具钢的力学性能——与回火温度的关系
一、碳素工具钢 2.碳素工具钢的工艺
变形抗力较大，锻造性较差。锻造工艺一般为：加热温度 1130～1150℃，始锻温度1040～1060℃，终锻温度850℃， 锻后缓冷。
（2）预备热处理 采用等温球化退火，软化困难，其工艺 为：加热温度840～860℃，保温4～6h，等温温度750～ 770℃，保温3～6h，炉冷（≤30℃/ h）至550℃再空冷。退火 后的硬度≤241HBS，切削加工性尚可，可进行微细化处理来 细化晶粒。
3.2.2低变形性冷作模具钢
1.CrWMn 钢的力学性能——与淬火温度的关系
3.2.2低变形性冷作模具钢
1.CrWMn 钢的力学性能——与回火温度的关系
3.2.2低变形性冷作模具钢
2.CrWMn钢的工艺性能
（1）锻造工艺 加热温度1100～1150℃，始锻温度1050～1100℃，终锻 温度800～850℃，锻后空冷至650～700℃后再缓冷。 该钢碳化物偏析比较严重（含W的原因），锻后缓冷易形 成网状碳化物。 对于大规格的钢材，为了避免碳化物不均，有时需要反复 镦粗拔长，以便提高最终热处理后的力学性能。
3.2.1低淬透性冷作模具钢
3.2.1低淬透性冷作模具钢
一、碳素工具钢 碳素工具钢的淬透性较低，油淬临界直径为4～5mm，水淬
临界直径为5～15mm。 碳素工具钢的淬火变形大，淬火开裂倾向大。 T10A钢淬火硬度沿截面分布如图所示。
（4）回火工艺
3.2.1低淬透性冷作模具钢
一、碳素工具钢 3.碳素工具钢的应用范围 碳素工具钢价格便宜，在退火状态下具有较好的切削加工