沖壓模沖頭件常用材料及熱處理工藝

1、沖壓模沖頭件常用材料及其熱處理工藝模具的壽命除了取決于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及使用與維護情況外，最根本的問題是 制模材料的基本性能是否和模具加工要求與作用條件相適應(yīng)。 因此，根據(jù)模具的 結(jié)構(gòu)和使用情況，合理選用制模材料是模具設(shè)計人員的重要工作之一。目前，沖壓模、塑料模、壓鑄模、鍛模、粉末冶金模等制模材料仍以鋼為主。一般來說，制造模具所采用的鋼材應(yīng)具備下列基本性能：加工性能良好，熱處理后變形?。粧伖庑院?，不應(yīng)含有粗糙的雜質(zhì)和氣孔；耐磨性好，使得模具 的表面硬度高，壽命長；較好的淬透性，能經(jīng)受較大的注射壓力和鎖模壓力； 耐腐蝕性好；需要進行表面裝飾加工的，要求金屬模具有良好的裝飾紋加工 性能。以上各性能之間

2、是有一定矛盾的，實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)模具的用途、性能要 求、生產(chǎn)零件的性質(zhì)等進行綜合考慮，合理選擇制模材料。一、常用磨具鋼材品種碳素鋼碳素鋼分碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼，兩者都可以用作模具材料。碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼分為正常含錳鋼和較高含錳鋼。模具制造中常用的正常的含錳鋼有：15、20、40、45、50等牌號鋼；常用較高含錳鋼有：15Mn、20Mn、40Mn、 45Mn 等。表1碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能鋼號CTScrbd屮ak硬度（HBS/Pa/Pa/%/%/ (J cm-2)熱軋鋼退火鋼普通含錳量鋼1522537527551432024541025551564033557019456021718745

3、35560016405022919750375630144040241207較高含錳量鋼15Mn245410265516320Mn275450245019740Mn35559017456022920745Mn37562015405024121750Mn390645134040255217碳素工具鋼：碳素工具鋼分為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。兩者的差別在于前者含s、P高（S 0.03%, pw 0.035%）,后者含 S、P 低（ S 0.02%, P 0.03%）。S P 含量高會 影響鋼的性能，使之變脆。模具制造中常用的優(yōu)質(zhì)鋼有 T7、T8、T9、T10、T12 等牌號；常用的高級優(yōu)質(zhì)鋼有 T7A、

4、T8A、T10A、T12A等牌號。表2.碳素工具鋼的性能鋼號退火后淬火后硬度（HBS不 大于壓痕直徑/mm 不小于淬火溫度/?C 及冷卻劑硬度（HRQ不小于T7A1874.40800820水62T8A1874.40800820水62T9A1924.35800820水62T10A1974.30800820水62T12A2074.20800820水62合金鋼：合金鋼也有合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼之分 合金工具鋼：合金工具鋼的種類很多，常用的有鉻錳鉬鋼（5CrMnM0、鉻鎳鉬鋼（5CrNiM0、 鉻鎢釩鋼（3Cr2W8V、鉻鎢錳鋼（CrWMn 9CrWM）n鉻鉬釩鋼（Cr12MoV等， 其中5CrMnM

5、（和5CrNiMo鋼熱處理后變形較小，耐磨性和耐熱性也較好，因此適 應(yīng)于制造各種復(fù)雜的模具；CrWM和 3Cr2W8M以用來制造復(fù)雜的鑲嵌件、測滑 動成型芯、螺紋型環(huán)和螺紋型芯等。表3.合金工具鋼的性鋼號交貨狀態(tài)淬火后硬度(hbs壓痕直徑/mm淬火溫度/?C及 冷卻劑硬度(HRS)5CrMnMo2411973.94.3820850油503Cr2W8V2552073.84.210751125油46CrWM n2552073.84.2800830油629CrWM n2411973.94.3800830油62Cr12MoV2552073.84.29501000油585CrNiMo2411973.94

6、.3830860油47合金結(jié)構(gòu)鋼：常用來制造模具的合金結(jié)構(gòu)鋼有鉻鋼（40Cr）、鉻錳鈦鋼（20CrMnTi）、鉻鉬 鋼（12CrM0、鉻鉬鋁鋼（38CrMoAIA等。其中12CrMo和 38CrMoAIA應(yīng)用較多， 可制造凸模和凹模等主要零件。12CrMo經(jīng)常用來制造冷擠壓沖頭。表4.合金結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能鋼號凋熱處理熱處理后的力學(xué)性能硬度（HBS退火或回 火狀態(tài)淬火回火MPa廿/MPa輕W（ jcm-2）溫度/?C冷卻劑溫 度/?C冷卻劑一次淬火二次淬火不小于不大于40Cr850油520水或油9807859456020720CrM nTi880870油200水或空108083510457021

7、712CrMo900空 氣650空氣410265246013717920CrM nMo850油200水或空117588510457021740Cr MnMo850油600水或油98078510458021738CrM nAIA940水或油640水或油980835145090229模具零件的熱處理模具零件的熱處理工序有正火、退火、調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳及氮 化等。詳細說明見下表。表5模具零件常用熱處理說明熱處理名稱定義目的應(yīng)用正火把鋼加熱到臨界溫度Ac3 以上，保溫后空冷的操作消除應(yīng)力、細化晶 粒、改善組織、調(diào)整 應(yīng)力、便于切削加工作為預(yù)先熱處理，或用來 消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化 退火作組織準備退

8、火完全退火把鋼加熱到臨界溫度Ac3 以上，保溫后緩慢冷卻的 操作消除應(yīng)力、降低硬 度、改善切削性能用于模具鍛件、鑄鋼件或 冷壓件的熱處理球化退火把剛加熱到Ac1以上稍高 的溫度保溫后再冷至稍低于Ar1的溫度保溫，然 后空冷的操作消除片狀滲碳體，使 其變成球狀滲碳體，改善切削性能用于碳素工具鋼及合金 工具鋼模具調(diào)質(zhì)淬火后高溫回火的操作既有較高的強度，又 有較咼的韌性作為模具零件淬火及氮 化前的中間熱處理淬火將鋼加熱到相變溫度以 上，保溫后快速冷卻，獲提高零件的硬度及 耐磨性用于模具零件的最終熱 處理得馬氏體、貝氏體的操作回火將淬火零件加熱至Ac1以 下某一溫度，保溫后冷卻 的操作消除淬火應(yīng)力，調(diào)

9、整 硬度模具淬火后都必須回火滲碳將鋼件放在含碳的介質(zhì) 中，加熱至奧氏體化溫 度，將碳滲入鋼件表面的 操作提咼零件表面的含 碳量，使表面獲得很 高的硬度和耐磨性， 而心部具有良好的 韌性在模具制造中用于導(dǎo)柱、 導(dǎo)套的熱處理氮化將鋼件放在含氮的氣氛 中，加熱至500600度，使氮滲入鋼件表面的操 作提咼零件的耐磨性 和耐腐蝕性用于工作負荷不大，但耐 磨性要求較咼及要求耐 蝕的模具三.沖壓模沖頭件常用材料及其熱處理工藝沖壓模一般由以下基本構(gòu)件組成：模柄、上模座、泄料板、沖頭、下模座、下模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套。作為沖孔時，和物料直接作用的構(gòu)件，沖頭件必須具備高強 度、高耐磨性、高硬度、高韌性、良好的工藝性等。在具體選擇沖頭件材料時， 還必須有經(jīng)濟觀點。因為模具材料愈高級，其成本愈昂貴。一般在中小批量生產(chǎn) 中，選