第二节 冷作模具材料及热处理规范

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1、第二节冷作模具材料及热处理规范冷作模具钢综合分类：低淬透性冷作模具钢低变形冷作模具钢高耐磨微变形冷作模具钢高强度高耐磨冷作模具钢抗冲击冷作模具钢高强韧性冷作模具钢高耐磨、高韧性冷作模具钢特殊用途冷作模具钢一、低淬透性冷作模具钢（一）碳素工具钢（二）GCr15钢（一）碳素工具钢1、优点：价格便宜，来源方便，较高的硬度，一定的耐磨性，易于锻造，易于软化。缺点：淬透性差，淬火易于变形、开裂，模具寿命短。典型钢种：T7A、T10A、T12A（一）碳素工具钢2、热加工工艺1）锻造锻造工艺见表2~3。工艺要点：终锻温度不能过高，冷却速度不宜过缓（锻后空冷），

2、以避免析出二次网状渗碳体。无粗大或网状碳化物时，采用球化退火。出现粗大或网状碳化物时，先正火再球化退火。2）退火与正火锻后模具毛坯应经预备热处理：球化退火和正火工艺见表2-4、2-5。3）淬火与回火碳素工具钢淬火和回火工艺规范见表2-6，但对于具体模具应进行选择。淬火温度的选择,考虑的因素见图2-1、2-2。图2-1淬火温度对T10A钢强韧性的影响图2-2淬火温度对T8钢淬硬层深度的影响综合分析如下：提高淬火温度，钢的强韧性下降，变形、开裂的倾向增大。但提高淬火温度，可提高淬透性，增加硬化层深度，提高模具的承载能力。据此，碳素工具钢制模具的淬火温

3、度选择原则是：对于小型模具，可采用较低淬火温度（760~780℃）。对于较大型模具，适当提高淬火温度（800~850℃）。对于形状复杂的模具，应采用较低淬火温度。淬火冷却方式的选择冷却方式水溶液、油冷水溶液—油、水溶液—硝盐分级淬火、等温淬火具体冷却方法及适用范围见表2-7。回火温度选择淬火后应及时回火，回火温度根据性能要求而定。图2-3碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系硬度要求较高时，宜采用150~200℃回火。抗弯强度要求较高时，宜采用220~280℃回火回火时间1~2小时回火冷却油冷或硝盐浴3、应用范围碳素工具钢只适宜制作尺寸较小、形状简

4、单受载轻、生产批量不大的模具。如：T7-轻载小型冷作模T8-拉深模T10-冷镦模T12-拉丝、切边模（二）GCr15钢1、主要性能特点GCr15钢是专用轴承钢，冶金质量较高，与碳工钢相比：硬度高，耐磨性好接触疲劳强度高淬透性高，淬、回火变形开裂倾向小回火稳定性高，有较高的强韧性使用寿命大幅提高2、热加工工艺GCr15钢的锻造性能较好，工艺规程一般是：加热温度：1050~1100℃始锻温度：1020~1080℃终锻温度：850℃，锻后缓冷。锻造工艺不当，碳化物将出现不良分布。1)锻造2)球化退火与正火锻后采用等温球化退火：加热温度：770~790℃

5、，保温2~4h。等温温度：690~720℃，等温4~6h。退火后硬度：217~255HBW。锻后若出现网状、条状碳化物，在退火前必须正火。正火工艺：加热温度930~950℃。冷却方式小型模块，空冷；较大模块，鼓风或喷雾；大型模块，热油中冷却。3）淬火与回火淬火加热温度：830~860℃，油冷。尺寸较大或分级淬火的模具，宜选840~860℃。尺寸较小模具，宜选830~850℃。箱式炉加热应比盐浴炉加热温度高。3、应用适于制作精度要求较高的小尺寸落料模冷挤压模搓丝板成型模二、低变形冷作模具钢成分特点：碳工钢+少量Gr、Mn、Si、W、V典型钢种：Cr

6、WMn、9Mn2V、MnCrWV（一）CrWMn1、主要性能特点淬透性良好（φ40~φ50模具油中可淬透）耐磨性良好（W碳化物作用）淬火变形小易形成网状碳化物，锻造不良，韧性差终锻：800~850℃，锻后空冷至650℃后缓冷2)退火与正火退火工艺：加热790~830℃，等温700~720℃，保温1~2h，炉冷至550℃出炉。锻造不良，出现网状碳化物或粗大晶粒时，需正火。正火工艺：930~950℃保温后空冷2、热加工工艺1）锻造加热：1100~1150℃，始锻：1050~1100℃3)淬、回火图2~6、2~7为CrWMn钢的力学性能与淬火温度的关系

7、：综合两图分析：普通淬火温度820~840℃油冷适宜，硬度可达63~65HRC。图2~8为CrWMn钢两种淬火方法性能比较。---普通淬火—等温淬火要求高韧性的模具，采用等温淬火合适。CrWMn钢回火温度与力学性能的关系。由图可见160~200℃合适3、应用范围主要用于制造要求变形小、形状复杂的轻载冲裁模、拉深模、弯曲模、翻边模CrWMn钢碳化物易产生偏析的问题，生产中往往难以解决，造成模具使用中脆断损坏比较严重，建议选用MnCrWV或9CrWMn钢替代。（二）9Mn2V钢1、主要性能特点与CrWMn钢相比，二者耐磨性相近，9Mn2V钢的碳化物不

8、均匀性和淬火开裂的倾向性比CrWMn钢小淬透性低回火稳定稍差。2、热加工工艺1）锻造始锻：1130~1160℃，终锻：800~850℃，