冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別

1、冷作模具鋼和熱作模具鋼的區(qū)別 一、冷作模具鋼 冷作模具鋼包括制造沖截用的 模具（落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀）、冷鐓模和冷擠壓模、 壓彎模及拉絲模等 1 .冷作模具鋼的工作條件及性能要求 冷作模具鋼在工作時由于被加工材料的變形抗力 比較大,模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩 擦力.因此,冷作模具的正 常報廢原因一般是磨損也有因斷裂、崩力和變形超差而提前失 效的. 冷作模具鋼與刃 具鋼相比有許多共同點.要求模具有高的硬度和耐磨性、高的 抗彎強度和足夠的韌性,以 保證沖壓過程的順利進行、其不同之處在于模具形狀及加I工藝 復雜而且摩擦面積大磨 損可能性大所以修磨起來困難.因此要求具有

2、更高的耐磨化模 具工作時承受沖壓力大又 由于形狀復雜易于產(chǎn)生應力集中,所以要求具有較高的韌性；模 具尺寸大、形狀復雜所以 要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性.總之,冷作模具鋼 在淬透性、耐磨性與韌性 等方面的要求要較刃具鋼高一些而在紅硬性方面卻要求較低或 基本上沒要求（因為是冷態(tài) ccw，壓鑄模具鋼材http:/， 成形）,所以也相應形成了一些適于做冷作模具用的鋼種,例如,發(fā) 展了高耐磨、微變形冷 作模具用鋼及高韌性冷作模具用鋼等.下面結(jié)合有關(guān)鋼種選用進 一步說明. 2.鋼種選 擇 通常接冷作模具的使用條件,可以將鋼種選擇分為以下四種情況： （1）尺寸小 、形狀簡單、輕負荷的冷作模具.例

3、如小沖頭,剪落鋼板的剪刀 等可選用T7A、 T8 A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造.這類鋼的優(yōu)點是；可加工性 好、價格便宜、來 源容易.但其缺點是：淬透性低、耐磨性差、淬火變形大.因此,只 適于制造一些尺寸小、 形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷 像模等. （2）尺寸大 、形狀復雜、輕負荷的冷作模具.常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、 GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼.這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達 40mm以上.其中9M n2V鋼是我國近年來發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼可代替 或部分代替含Cr的鋼 . 9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比C

4、rWMn鋼小、 脫碳傾向性比 9SiCr鋼小,而淬透性比碳素工具鋼大其價格只比后者高約30 因此是一個值得推 廣使用的鋼種. 但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高,在生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn) 有 碎裂現(xiàn)象另外回火穩(wěn)定性較差,回火溫度一般不超過180在 200回火時抗彎強度 及韌性開始出現(xiàn)低值. 9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質(zhì)中 淬火.對于一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具,可采用 奧氏體等溫淬火. （ 3）尺寸大、形狀復雜重負荷的冷作模具.須采用中合金或高合金 鋼如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等,另外也有選用高速鋼的. 近年 來用高速

5、鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應指出,此時已不 再是利用高速鋼所特有的紅 硬性長處而用它的高淬透性和高耐磨性.為此在熱處理工藝 上也應有所區(qū)別. 選用 高速鋼做冷模具時應采用低溫淬火以提高韌性.例如 W18Cr4V鋼做刃具時常用 的淬火溫度為1280-1290.而做冷作模具時,則應采用1190的 低溫淬火. 又如 W6Mo5Cr4V2鋼采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特 別是顯著減少了折 損率. 4)受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具.如上所述前三類冷作 模具用鋼的使 用性能要求均以高耐磨性為主為此均采用高碳過共析鋼乃至榮氏 體鋼.而對有的冷作模具加 切邊樓、沖裁模等其對口單薄使用時又受沖擊負荷

6、作用則應 以要求高的沖擊韌性為主. 為了解決這一矛盾可采取以下措施降低合碳量采用亞共 折鋼以避免由于一次及二 次碳化物而引起鋼的韌性下降；加入Si、Cr等合金元素以 提高鋼的回火穩(wěn)定性和 回火溫度（240一270回火）這樣有利于充分消除淬火應力使 嘰提高而又不致降低 硬度；加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性. 常用的高韌性冷作模具用 鋼有6SiCr、4CrW2Si；、5CrW2Si等. 3.充分發(fā)揮冷作模具鋼性 能潛力的途徑 在用Cr12型鋼或高速鋼做冷作模具時,一個很突出的問題是鋼的 脆性 大使用中易開裂.為此,必須用充分鍛打的方法細化碳化物除 此之外應發(fā)展新鋼種.發(fā) 展新鋼種

7、的著眼點,應是降低鋼的含碳量及碳化物形成元素的數(shù) 量.近年來國內(nèi)研制并推廣 以下幾種新鋼種、如表4.11所示. Cr4W2MoV 鋼具有高硬巨、高耐磨性和 淬透性好等優(yōu)點并具有較好的回火穩(wěn)定性及綜合力學性能用 干制造硅鋼片沖模等可使 壽命比Cr12MoV鋼提高13倍以上但此鋼鍛造溫區(qū)范圍較窄,鍛 造河縣開裂應嚴 格控制鍛造溫度和操作規(guī)認Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低、淬 火變形小、淬透性 高有空淬微變形模具鋼之稱7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和 Cr12MoV 鋼其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性得到很大的改善. 二、熱作模具鋼 1.熱 作模具的工作條件 熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓

8、模和壓鑄模三類.如前所述熱作 模具 工作條件的主要特點是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作 條件的主要區(qū)別.因此會帶 來以下兩方面的問題： （l）模腔表層金屬受熱.通常錘鍛模工作時其模腔表面溫度 可達300400以上熱擠壓?？蛇_500一800以上；壓鑄模模 腔溫度與壓鑄材 料種類及澆注溫度有關(guān).如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000 以上.這樣高的使用溫 度會使模腔表面硬度和強度顯著降低,在使用中易發(fā)生打垛.為 此對熱模具鋼的基本使用 性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑 變抗力,實際上反映了鋼的 高回火穩(wěn)定性.由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑,即 加入Cr、W、S

9、i等 合金元素可以提高鋼的回火穩(wěn)定性. （2）模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞（龜裂）.熱模的 工作特點是具有間歇性每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、 空氣等介質(zhì)冷卻模腔的表面 .因此熱模的工作狀態(tài)是反復受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬 產(chǎn)生反復的熱脹冷縮,即 反復承受拉壓應力作用其結(jié)果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂,稱為熱 疲勞現(xiàn)象,由此,對熱模具 鋼提出了第二個基本使用性能要求即具有高的熱疲勞抗力.一 般說來,影響鋼的熱疲勞抗 力的因素主要有： 鋼的導熱性.鋼的導熱性高,可使模具表層金屬受熱程度降低,從 而減小鋼的熱疲勞傾向性.一般認為鋼的導熱性與合碳量有關(guān),含 碳量高時導熱性低,所以 熱作模具鋼不宜采用高碳鋼

10、.在生產(chǎn)中通常采用中碳鋼（C0.3 50.6）合碳量 過低會導致鋼的硬度和強度下降也是不利的. 鋼的臨界點影響.通常鋼的臨界點 （Acl）越高鋼的熱疲勞傾向性越低.因此一般通過加入合金 元素Cr、W、Si、 引來提高鋼的臨界點.從而提高鋼的熱疲勞抗力. 2.常用熱作模具用鋼 （1）錘 鍛模具鋼.一般說來,錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時 受沖擊負荷作用故對鋼 的力學性能要求較高,特別是對塑變抗力及韌性要求較高；二是 錘鍛模的截面尺寸較大（ 400mm）故對鋼的淬透性要求較高,以保證整個模具組織和性能 均勻. 常用錘鍛樓 用鋼有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNi

11、Ti及5Cr MnMoSiV等.不同類型的錘眼模應選用不同的材料.對特大型或大 型的錘鍛模以5C rNiMo為好也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等.對中 小型的錘鍛模通常選用5CrMnMO鋼. （2）熱擠壓模用鋼,熱擠壓模的工作特點 是加載速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通?？蛇_500一800. 對這類鋼的使用 性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩(wěn)定性）和高的耐熱疲 勞性能為主.對ak及淬透 性的要求可適當放低.一般的熱擠壓模尺寸較小,常小于 7090 mm. 常用的 熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5Cr型等熱作模具鋼其化 學成分如表 4.16所示. 其中4CrW2Si既可做冷作模具鋼,又可做熱作模具鋼由于用 途不同,可采用不同熱處理方法.作冷模時采用較低的淬火溫度 （8709 00）及低溫或中溫回火處理；作熱模時則采用較高的淬火溫 度（一般為950一100 0）及高溫回火處理. （3）壓鑄模用鋼.從總體上看,壓鑄模用鋼的使用性能要求 與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩(wěn)定性與高的熱疲勞抗 力為主.所以通常所選用的 鋼種大體上與熱擠模用鋼相同如常采用4CrW2Si和 3Cr2W8V等鋼.但又有 所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模可選用