冷作模具鋼的工作條件和性能要求_2

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　　　　冷作模具鋼包括沖壓模具(落料和沖壓模具、切邊模具、沖頭和剪刀)、冷鐓模具、冷擠壓模具、彎曲模具和拉絲模具等。

　　　　1.冷作模具鋼的工作條件和性能要求

　　　　冷作模具鋼工作時，由于被加工材料的變形阻力大，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和摩擦力。因此，冷作模具的正常報廢原因一般是磨損，有些模具由于斷裂、擠壓力和變形超差而提前失效。

　　　　與刀具鋼相比，冷作模具鋼有許多共同之處。模具要求具有高硬度、高耐磨性、高抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行。不同之處在于模具形狀復雜，加工工藝復雜，摩擦面積大，易磨損，維修和磨削難度大。因此，要求具有較高的耐磨性。模具工作時承受較大的沖壓壓力，由于其形狀復雜，容易產生應力集中，所以要求有較高的韌性。模具尺寸大，形狀復雜，所以對淬透性要求較高，不易變形和開裂。總之，冷作模具鋼對淬透性、耐磨性和韌性的要求高于切削工具鋼，但對紅色硬度的要求較低或基本沒有(因為是冷成形)，因此相應地形成了一些適合冷作模具的鋼種，如高耐磨性、微變形冷作模具鋼和高韌性冷作模具鋼。鋼種的選擇將在下面進一步解釋。

　　　　2.鋼種的選擇

　　　　一般來說，根據冷作模具的使用條件，鋼種的選擇可分為以下四種情況:

　　　　(1)冷作模具，尺寸小，形狀簡單，重量輕。例如，用于切割鋼板的小沖頭和剪刀可以由碳工具鋼制成，例如T7A、T8A、T10A和T12A。這種鋼的優點是:切削性能好，價格低，易得。但其缺點是淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，它僅適用于制造小尺寸、簡單形狀和輕負載的工具，以及不需要深硬化層和保持高韌性的冷成型模具。

　　　　(2)大718材質尺寸、復雜形狀、輕載荷的冷作模具。常用鋼包括低合金切削工具鋼，如9SiCr、CrWMn、GCr15和9Mn2V。這718報價些鋼在油中的硬化直徑一般可達40毫米以上。其中，9Mn2V鋼是我國近年來開發的無鉻鋼，可替代或部分替代含鉻鋼。

　　　　與CrWMn鋼相比，9Mn2V鋼碳化物不均勻性和淬火開裂傾向小，脫碳傾向小，淬透性比碳素工具鋼高，9SiCr僅比碳素工具鋼高30%左右，是一種值得推廣使用的鋼。

　　　　但是，9Mn2V鋼也有一些缺點，如沖擊韌性低，在生產和使用中發現開裂現象，回火穩定性差，回火溫度一般不超過180℃，200℃回火時開始出現抗彎強度和韌性低的現象。

　　　　9Mn2V鋼可在具有溫和冷卻能力的淬火介質中淬火，如硝酸鹽和熱油。奧氏體等溫淬火可用于一些有嚴格變形要求和低硬度要求的模具。

　　　　(3)大尺寸、復雜形狀、重載的冷作模具。中合金或高合金鋼，如Cr12Mo、Crl2MoV、cr6vcr4w2mov等。，也使用高速鋼。

　　　　近年來，使用高速鋼作為冷作模具的趨勢越來越大，但應該指出的是，此時，它不再利用高速鋼獨特的紅色硬度，而是利用其高淬透性和高耐磨性。因此，熱處理工藝應該有所不同。

　　　　選擇高速鋼作為冷模時，應采用低溫淬火來提高韌性。例如，當W18Cr4V鋼用作刀具時，常用的淬火溫度是1280-1290℃。冷作模具制造時，應在1190℃淬火。另一個例子是W6Mo5Cr4V2鋼。低溫淬火后，使用壽命可大大延長，尤其是損失率可顯著降低。

　　　　(4)具有沖擊載荷和薄刀距的冷作模具。如上所述，冷作模具前三種鋼的使用性能要求主要是高耐磨性，因此采用高碳過共析鋼甚至叢林鋼。但是，對于一些冷作模具，增加了切邊底板和沖裁模，它們的對應物很薄，當它們在使用過程中受到沖擊載荷時，它們應該主要要求高沖擊韌性。為瑞典進口718解決這一矛盾，可采取以下措施:①降低碳含量，采用亞折疊鋼，避免鋼的韌性因一次碳化物和二次碳化物而降低；②加入硅、鉻等合金元素，提高鋼的回火穩定性和回火溫度(240-270℃回火)，有利于充分消除淬火應力，提高硬度，而不降低硬度；②加入鎢等難熔碳化物形成元素，細化晶粒，提高韌性。高韌性冷作模具常用的鋼有6SiCr和4CrW2Si。，5CrW2Si等。

　　　　3.如何充分發揮冷作模具鋼的性能潛力

　　　　當Cr12型鋼或高速鋼用作冷作模具時，一個突出的問題是鋼在使用中易脆裂。因此，碳化物必須通過完全鍛造來精煉，并且應該開發新的鋼種。開發新鋼種的重點應是降低鋼的含碳量和碳化物形成元素的量。近年來，我國開發并推廣了以下新鋼種，如表4.11所示。

　　　　Cr4W2MoV鋼具有高硬度、高耐磨性和良好的淬透性，具有較好的回火穩定性和綜合力學性能。用干法制造硅鋼沖壓模具，使用壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上，但該鋼的鍛造溫度范圍窄。和縣在鍛造過程中出現裂紋。鍛造溫度和操作規程應嚴格控制。公認cr2mn 2 si mov鋼淬火溫度低，淬火變形小，淬透性高。7W7Cr4MoV鋼是淬火后變形小的模具鋼，可替代W18Cr4V和Cr12MoV鋼。其特點是鋼的碳化物不均勻性和韌性大大提高。

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