下面對常用冷作模具鋼中典型鋼的使用特性作一簡述,供選用時參考:
1.Cr12MoV與Cr12鋼
Cr12MoV鋼是在Cr12Mo和Cr12鋼基礎上開發(fā)出來的鋼號,是Cr12型高C、高Cr的萊氏體鋼的典型代表。Cr12MoV鋼的C含量比Cr12鋼低,且加入了少量的強碳化物形成元素Mo和V,該鋼除繼承了Cr12鋼良好的淬透性和耐磨性外,還具有較好的熱加工性能、較高的沖擊韌性和較均勻的碳化物分布;Cr12MoV鋼可以完全淬透300mm~400mm厚的截面,且淬火時體積變化小。Cr12MoV鋼廣泛用于制造要求重載荷、高耐磨性的大型精密復雜的冷作模具。在Cr12、Cr12MoV的基礎上,又研發(fā)了Cr12Mo1V1,該材料強度、硬度都優(yōu)于Cr12、Cr12MoV鋼。
Cr12鋼的C含量高達2.0%~2.3%,雖然具有良好的淬透性和耐磨性,但沖擊韌性差、易脆,而且容易形成不均勻的共晶碳化物,一般用于制造受沖擊載荷較小的要求高耐磨性的小型模具零件。
2.CrWMn鋼
CrWMn鋼具有較高的淬透性,又含有少量的碳化物形成元素,所以在淬火和回火后具有較高的硬度和耐磨性,但是,該鋼對形成網(wǎng)狀碳化物比較敏感,因此,生產時應注意防止和消除網(wǎng)狀碳化物。該鋼適于制造截面較大、工作刃口受熱不劇烈、淬火變形小、要求耐磨性高的精密冷作模具,也適于制造形狀復雜的精密模具。
3.9Mn2V鋼
9Mn2V鋼中含有一定量的V,細化了晶粒,減少了鋼的過熱敏感性,同時碳化物分布的不均勻性較CrWMn鋼低。該鋼淬透性很好,淬火時變形小,具有較高的硬度和耐磨性。該鋼較廣泛地用于制造精密模具,也適于制造形狀復雜的精密模具。
4.9SiCr鋼
9SiCr鋼具有高的淬透性、淬硬性和較高的回火穩(wěn)定性,熱處理變形小。該鋼較廣泛地用于制造形狀復雜、變形小的耐磨性高的切削刀具,也適于制造形狀復雜的精密模具。
5.60Si2Mn鋼
60Si2Mn鋼是優(yōu)秀的彈簧鋼,其生產量幾乎占所有彈簧鋼的80%。由于該鋼具有良好的綜合性能,也廣泛用于制造冷作模具。
6.GCr15鋼
GCr15鋼雖然含有較少的合金元素,但綜合性能良好,淬火和回火后硬度高而且均勻,耐磨性和疲勞性能良好,價格便宜,是國際通用的軸承鋼,占我國軸承鋼產量的50%,廣泛用于制造沖擊不大的小型冷作模具,如落料模、冷擠壓模、滾壓模等。
7.T10A鋼
T10A及T10鋼是具有較高硬度和一定耐磨性的碳素工具鋼。該鋼淬火后存在有未溶的過剩碳化物,其晶粒細小均勻,具有較高的強度和耐磨性,但韌性較低,淬透性差,淬火變形大?梢杂糜谥圃焓軟_擊不大的小型。T10A鋼表示高級優(yōu)質鋼。T10A制造的模具使用壽命短,現(xiàn)在許多企業(yè)已經(jīng)不再使用,都改用性能更好的材料。
8.W18Cr4V鋼
W18Cr4V鋼為鎢系通用高速鋼,其產量占我國高速鋼產量的90%以上。該鋼具有較高的室溫和高溫硬度,熱處理范圍較寬,鍛造和熱處理不易氧化和脫碳,500℃和600℃的硬度仍能分別保持在57HRC~58HRC和52HRC~53HRC。但是該鋼的碳化物分布很不均勻,通常采用在鍛錘上多向反復鐓拔工藝將網(wǎng)狀碳化物打碎。該鋼原為切削工具鋼,現(xiàn)在也廣泛用于冷鍛和溫鍛模具鋼。
9.W6Mo5Cr4V2鋼
W6Mo5Cr4V2鋼這鎢-鉬系通用高速鋼的代表鋼號。由于該鋼含有較高的Mo與V,因此鋼中的碳化物細小、分布均勻。除室溫和高溫硬度與W18Cr4V鋼相當外,該鋼韌性、耐磨性和熱塑性均優(yōu)于W18Cr4V鋼。該鋼除制造小尺寸的切削刀具外,還可以制造高負荷下耐磨的較大尺寸的冷擠和溫擠模具,在某些場合下有代替W18Cr4V鋼的趨勢。
10.7CrSiMnMoV(CH)鋼
7CrSiMnMoV(CH)鋼是我國近期開發(fā)的一種空淬微變形的火焰淬火鋼(一般變形只有0.02%~0.05%),具有良好的強韌性和工藝性,可以火焰加熱空冷淬硬,在820℃~1000℃淬火,可以獲得HRC60以上的硬度。該鋼淬火溫度范圍較寬(900℃~1000℃),對模具刃口施行局部火焰加熱,硬化層的硬度與整體淬火相近,表層具有殘余壓應力,硬化層下又有高韌性的基體,減少了刃口開裂、崩刃等早期失效的發(fā)生,提高了模具壽命。同時淬火變形小,故可以在機電工完成后采用氧氣乙炔噴槍等工具對模具工作部位火焰加熱空冷淬火和火焰加熱回火后直接使用。淬火時可用火焰加熱模具刃口,淬火前需對模具進行預熱(預熱溫度180℃~200℃)。
盡管該鋼的耐磨性比Cr12MoV鋼差,但比9Mn2V和T10A好。該鋼的彎曲強度、抗拉強度和沖擊韌性都優(yōu)于Cr12MoV和9Mn2V鋼,可以用于代替T10A、9Wn2V、CrWMn、GCr15和Cr12MoV鋼制造對強硬性較高的冷鍛模具、切邊模、沖孔模。
11.65Nb鋼
65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)鋼是一種高強高韌冷熱兼用模具鋼,可以用于制造各類冷作模具,特別適用于復雜、大型或難變形金屬的冷擠壓模具的受沖擊負荷較大的冷鐓模具,也可用于熱作模具。
12.SLM-11鋼
SLM-11鋼具有硬度高、強度高、沖擊韌度比常用的Cr12MoV鋼提高1倍,淬火不開裂,使用穩(wěn)定可靠,使用壽命比Cr12MoV鋼提高2倍~3倍。
13.7Cr7Mo2V2Si鋼和9Cr6W3Mo2V鋼
為了克服Cr12型高碳高鉻耐磨冷作模具鋼因碳化物偏析易脆開裂的缺點,開發(fā)了高碳中鉻耐磨的7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼和9Cr6W3Mo2V(GM)鋼。此二鋼的強韌性與耐磨性均優(yōu)于Cr12MoV鋼。
7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼在1100℃~1150℃淬火、520℃~570℃回火2次,9Cr6W3Mo2V(GM)鋼在1100℃~1160℃淬火、520℃~560℃回火2次,發(fā)生二次硬化,硬度可達64HRC~66HRC,其耐磨性能與高速鋼相當,韌性不低于Cr12MoV鋼。LD鋼作螺栓冷鐓模壽命比Cr12MoV提高2倍~3倍。
14.6CrMnNiMoVSi鋼
6CrMnNiMoVSi(GD)鋼是一種新型的高韌性低合金冷作模具鋼,GD鋼在900℃加熱淬火和200℃回火后具有高的力學性能,彎曲強度(σbb)為4483MPa、沖擊韌度可達到145J/cm2,生產中可用于制造重載工作狀態(tài)下的冷作模具。
15.硬質合金
鍛模用硬質合金主要是以難熔金屬碳化物作為基體及硬質相,以金屬鐵(鐵或鎳)為粘結相,用粉末冶金方法生產經(jīng)球化退火的一種產析型模具材料。硬質合金的特點是硬度高、耐磨、抗壓強度高、熱導率低、線膨脹系數(shù)小、抗疲勞性好、使用壽命長,適用于拉絲模、冷鐓模、冷擠模和沖裁模等,但比較脆、易裂。
16.鋼結硬質合金
鋼結硬質合金是以難熔金屬碳化物為硬質相,以鋼為基體粘結相,用粉末冶金方法生產后經(jīng)球化退火的一種新型模具材料。
鋼結硬質合金是介于鋼與硬質合金之間的一種材料,兼有冷作模具鋼和硬質合金二者的優(yōu)點(比一般冷作模具鋼的耐磨性好,又比硬質合金的韌性高),并具有可機加工性、可熱處理性、可鍛性和可焊接性,耐腐蝕,熱穩(wěn)定性好,具有高的抗彎抗壓強度和高的剛性?捎糜诶鋽D壓模、冷鐓模、位拔模和沖裁模。ST60還可用于熱擠壓模、熱沖孔模、熱平鍛模。但由于鋼結硬質合金材料價格比合金模具鋼貴得多,因此,在應用中常常采用鑲套、鑲拼、螺紋連接、焊接或粘接等方法將鋼結硬質合金鋼鑲嵌在模具的工作刃口部位。
17.碳化鎢鋼
碳化鎢鋼是以合金鋼為基體,以碳化鎢為硬質相、用冶煉的方法生產的超硬耐磨材料,該材料硬度和耐磨與硬質合金、鋼結硬質合金性能相當,韌性優(yōu)于硬質合金和鋼結硬質合金,不易裂,可做較大規(guī)格的產品,可代替硬質合金和鋼結硬質合金,適用于制作工具、模具、量具、刃具、軋輥和耐磨機械零件。碳化鎢鋼進一步完善后,其質量和性能還有提升的空間,很有發(fā)展前途。