沖壓模具材料選用

1、沖壓模具材料選用及熱處理要求一 . 沖裁模具材料的選用及熱處理要求選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量， 若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料； 還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性的劣優(yōu)依次為碳素工具鋼合金工具鋼基體鋼高碳高鉻鋼高速鋼鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金。此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。1傳統(tǒng)模具用鋼長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)薄板沖裁模用鋼為T10A、CrWM、9M

2、n2V Cr12和Cr12MoV等。其中T10A為碳素工具鋼，有一定強(qiáng)度和韌性。但耐磨性不高，淬火容易變形及開裂，淬透性差，只適用于工件形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。T10A碳素工具鋼的熱處理工藝為：760810 C水或油淬，160180 C回火，硬度5962HRCCrWMn 9Mn2V是高碳低合金鋼種，淬火操作簡(jiǎn)便，淬透性優(yōu)于碳素工具鋼，變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低，應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。CrWMr鋼的熱處理工藝為：淬火溫度820840 C油冷 ，回火溫度 200 C，硬度 6062HRC 9Mn2V鋼的熱處理工藝為：淬火溫度780820 C油冷，回火溫度150

3、200 C,空冷，硬度 6062HRC注意回火溫度在 200300 C范圍有回火脆性和顯著體積膨脹，應(yīng)予避開。Cr12和Cr12MoV為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時(shí)變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時(shí)容易出現(xiàn)崩刃或斷裂。其中，Cr12含碳量較高，碳化物分布不均比Cr12MoV嚴(yán)重，脆性更大一些。Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求，當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí)，可采用低溫淬火、回火（CM2為950980 C淬火，150200 C回火;Cr12MoV為10201050 C淬火，180200 C 回

4、火）。若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅硬性，可采用高溫淬火、回火（Cr12為10001100 C 淬火，480500 C回火；Cr12MoV為 11101140 C淬火，500520 C回火 ）。高鉻鋼在275375 C區(qū)域有回火脆性，應(yīng)予避免。2. 常用模具新鋼種為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國(guó)內(nèi)開發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具用鋼：（1） Cr12Mo1V1（代號(hào)D2）鋼為仿美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的D2鋼引進(jìn)的鋼種，屬 Cr12型鋼。由于D2鋼中Mo V含量增加，細(xì)化了晶粒，改善了碳化物的分布狀況，因此D2鋼的強(qiáng)韌性（沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度）比Cr12M oV鋼有所提高，耐磨性和

5、抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV更高?？捎蒙罾涮幚恚岣哂?度并改善尺寸穩(wěn)定性。用 D2鋼制作的沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV鋼模具。D2鋼的鍛造性能和熱塑成形性比Cr12MoV鋼略差，機(jī)械加工性能和熱處理工藝與Cr12型鋼相似。-（2） Cr6WV鋼為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，碳、鉻含量均低于Cr12型鋼，碳化物的分布狀態(tài)較Cr12MoV均勻，具有良好的淬透性。熱處理變形小，機(jī)械加工性能較好?？箯潖?qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于Cr12MoV 只是耐磨性略低于 Cr12型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模，其效果好于Cr12型鋼。-鋼的常用熱處理工藝為：淬火溫度9701 000 C，一

6、般可熱油或硝鹽分級(jí)淬火冷卻，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火，回火溫度160210C,硬度5862HRC。（3） Cr4W2Mo鋼也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，替代 Cr12型鋼而研制的鋼種，碳化物均勻 性好，耐磨性高于 Cr12MoV適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具，可用于硅鋼片沖裁模。Cr4W2MoV岡的熱處理工藝：要求強(qiáng)度、韌性較高時(shí)，采用低溫淬火、低溫回火工藝：淬火溫度960980 C,回火溫度280320 C,硬度6062HRC要求熱硬性和耐磨性較高時(shí)，采用高溫淬火、高溫回火工藝：淬火溫度 10201040 C,回火溫度 50 0540 C,硬度 6062HRC

7、（4） 7CrSiMnMoV（代號(hào)CH-1）鋼為空淬微變形 低合金鋼、火焰淬火鋼，可以利用火焰進(jìn)行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火溫度（8001000 C）,具有良好的淬透性和淬硬性（可達(dá) 60 HRC以上）, 強(qiáng)度和韌性較高，崩 刃后能補(bǔ)焊。可代替 CrWMn Cr12MoV鋼，制作形狀復(fù)雜的沖裁模。CH-1鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 900920 C, 油冷，190200 C回火 13小時(shí)，硬度5862 HRC。（5）6CrNiSiMnMoV（代號(hào)GD鋼 為高韌性低合金鋼，淬透性好，空淬變形小，耐磨性較高。其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn和Cr12MoV鋼，不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長(zhǎng)、薄片

8、狀凸模及大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。GD鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度870930 C（ 900 C最佳），鹽浴爐加熱（45s/mm）, 油冷或 空冷、風(fēng)冷，175230 C回火2小時(shí),硬度5862 HRC由于空冷即可淬硬，也可采用火焰加熱淬火。 -（6）9Cr6W3Mo2V2代號(hào)GM）鋼為高耐磨高強(qiáng)韌 合金鋼，各項(xiàng)工藝性能良好，其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼，能夠用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級(jí)進(jìn)模等精密模具，是較理想的耐 磨、精密沖壓模具用鋼。GM鋼的熱處理工藝： 淬火溫度10801120 C,硬度6466HRC回火溫度540560 C,回火二次。-（7）Cr8MoWV3S

9、i （代號(hào)ER5）鋼屬高耐磨高強(qiáng)韌 合金鋼，具有較好的電火花加工性能，強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12型鋼，適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模，一次刃磨壽命為21萬次，總壽命高達(dá) 360 萬次，是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。ER5鋼的推薦熱處理工藝：對(duì)高耐磨性、高強(qiáng)韌性的模具，采用1150 C淬火，520530 C回火3次；對(duì)重載服役條件下的模具，采用11201130 C淬火，550 C回火 3次。3硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金當(dāng)工件的批量極大時(shí)， 可以考慮選用硬度和耐磨性比各類模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。 用作模具材料的硬質(zhì)合金為鎢鈷類 ，隨著 含鈷量的 增加， 韌性及抗彎強(qiáng)度提高而硬度降低。對(duì)于承受沖 擊力較小的模具，可以選用 含鉆量較低 的YG10X承受沖擊力中等或較大的模具， 可以選用含鉆量較高