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冷作模具钢

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2017-12-10 15:05:00

冷作模具钢包括制造冲裁用的模具(落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀)、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等。

1.冷作模具钢的工作条件及性能要求

冷作模具钢在工作时.由于被加工材料的变形抗力比较大,模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此,冷作模具的正常报废原因一般是磨损.也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。

冷作模具钢与刃具钢相比.有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性,以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加工工艺复杂.而且摩擦面积大,磨损可能性大,所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨性。模具工作时承受冲压力大,又由于形状复杂易于产生应力集中,所以要求具有较高的韧性;模具尺寸大、形状复杂.所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。总之,冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具钢高一些.而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求(因为是冷态成形),所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种,例如发展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。

2、钢种选择

通常按冷作模具的使用条件,可以将钢种选择分为以下四种情况:

(1)尺寸小、形状简单、轻负荷的冷作模具。例如小冲头,剪落钢板的剪刀等可选用T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具钢制造。这类钢的优点是;可加工性好、价格便宜、来源容易。但其缺点是:淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此,只适于制造一些尺寸小、形状简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷作模等。

(2)尺寸大、形状复杂、轻负荷的冷作模具。常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具钢。这些钢在油中的淬透直径大体上可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国近年来发展的一种不含Cr的冷作模具用钢.可代替或部分代替含Cr的钢。

9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、脱碳倾向性比9SiCr钢小,而淬透性比碳素工具钢大.其价格只比后者高约30%,因此是一个值得推广使用的钢种。但9Mn2V钢也存在一些缺点如冲击韧性不高,在生产使用中发现有碎裂现象.另外回火稳定性较差,回火温度一般不超过180℃在200℃回火时抗弯强度及韧性开始出现低值。

9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为缓和的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具,可采用奥氏体等温淬火。

(3)尺寸大、形状复杂重负荷的冷作模具。须采用中合金或高合金钢.如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV等,另外也有选用高速钢的。

近年来用高速钢做冷作模具的倾向已日趋增大、但应指出,此时已不再是利用高速钢所特有的红硬性长处.而用它的高淬透性和高耐磨性。为此.在热处理工艺上也应有所区别。

选用高速钢做冷模具时应采用低温淬火,以提高韧性。例如W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃。而做冷作模具时,则应采用1190℃的低温淬火。又如W6Mo5Cr4V2钢.采用低温淬火后可使寿命大大提高、特别是显著减少了折损率。

〔4)受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具。如上所述.前三类冷作模具用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主,为此均采用高碳过共析钢乃至莱氏体钢。而对有的冷作模具加切边楼、冲裁模等,其对口单薄,使用时又受冲击负荷作用则应以要求高的冲击韧性为主。为了解决这一矛盾.可采取以下措施.①降低合碳量.采用亚共析钢,以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降;②加入Si、Cr等合金元素.以提高钢的回火稳定性和回火温度(240一270℃回火)这样有利于充分消除淬火应力使性能提高而又不致降低硬度;②加入W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。

3、充分发挥冷作模具钢性能潜力的途径

在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时,一个很突出的问题是钢的脆性大.使用中易开裂。为此,必须用充分锻打的方法细化碳化物.除此之外应发展新钢种。发展新钢种的着眼点,应是降低钢的含碳量及碳化物形成元素的数量。

Cr4W2MoV钢具有高硬度、高耐磨性和淬透性好等优点.并具有较好的回火稳定性及综合力学性能.用于制造硅钢片冲模等.可使寿命比Cr12MoV钢提高1~3倍以上。但此钢锻造温区范围较窄,锻造易开裂.应严格控制锻造温度和操作规范。

Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高.有空淬微变形模具钢之称。

7W7Cr4MoV钢可代W18Cr4V和Cr12MoV钢.其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大的改善。

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