冷作模具钢的研究与技术发展

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1、冷作模具钢的研究与技术发展冷作模具钢主要用于制造在冷态（室温）下工作的模具，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷镦模具、冷挤压模具、压印模具和螺纹滚丝模等等。典型牌号是高碳高铬型冷作模具钢Cr12、Cr12MoV；高速钢W6Mo5Cr4V2及粉末冶金高温合金等。由于Cr12MoV钢中的碳偏析存在较多的大块网状碳化物，使模具在使用过程中经常因韧性不足而出现崩刃、脆裂导致失效。因此，如何改善韧性是提高冷作模具寿命的重要课题之一。1、冷作模具钢技术标准内容技术标准是提高产品质量的龙头，标准是供需双方的技术部约定，在市场经济没有发育完善的今天，标准落后就生产不出先进的产品。制订的一个钢厂能够生产、客户能够放

2、心接受的基础标准是满意的，通过标准中规定项目的检测，让用户买到满意的材料是最重要的。以Cr12MoV为例，新制订的GB/T24594-2009《优质合金模具钢》中规定，对冷作模具钢检测项目除了化学成分、酸浸低倍、退火态硬度外；还增加了：①钢的纯净度，A、B、C、D类非金属夹杂物细系、粗系的检测；②横向冲击试验，钢材中心横向冲击与纵向冲击之比应达到0.6；③晶粒大小测试，确保晶粒度细于7级；④共晶碳化物不均匀度，按GB/T14979-1994标准第四级别图评定，心部组织往往存在粗大的共晶碳化物和成分偏析，严重影响模具的冲击韧度；⑤超声波探伤，确保钢材内部无不可接受的明显缺陷。GB/T24594

3、-2009《优质合金模具钢》中典型的冷作模具钢牌号化学成分，见表1；主要特点及用途，见表2。表1典型的冷作模具钢牌号化学成分牌号化学成分（质量分数）/%CSiMnCrMoNiCuWVCr12MoV11.40-1.60≤0.60≤0.6011.00-13.000.70-1.20≤0.25≤0.25/0.50-1.10Cr12MoV1.45-1.70≤0.40≤0.4011.00-12.500.40-0.60≤0.25≤0.25/0.15-0.30Cr122.00-2.30≤0.40≤0.4011.50-13.00/≤0.25≤0.25//9Cr06WMn0.85-0.95≤0.400.90-1

4、.200.50-0.80/≤0.25≤0.250.50-0.80/CrWMn0.90-1.05≤0.400.80-1.100.90-1.20/≤0.25≤0.251.20-1.60/表2冷作模具钢主要特点及用途牌号主要特点及用途Cr12MoV1该钢种相当于ASTMA681-1994的D2钢，是国际上较广泛采用的高碳高铬冷作模具钢，属于莱氏体钢。具有高的淬透性、淬硬性和高的耐磨性，高温抗氧化性能好，淬火和抛光后抗锈蚀能力好，热处理变形小Cr12MoV该钢种具有高淬透性，可用来制造截面较大，形状复杂，经受较大冲击负荷的各种冷作模具Cr12该钢种相当于ASTMA681-1994的D3钢，该钢具有良

5、好的耐磨性，多用于制造受冲击负荷较小的要求较高耐磨性的冷冲模及冲头，冷剪切刀、钻套、量规、拉丝模等9Cr06WMn该钢种具有一定的淬火透性和耐磨性，淬火变形较小，谈化物分布均匀且颗粒细小，通常用于制造截面不大而变形复杂的冷冲模CrWMn该钢种具有高的淬透性，可用来制造在工做时切削刃口不剧烈变热的工具和淬火时要求不变形的量具和刃具1、新技术提高冷作模具钢的质量对模具钢来言，提高其纯净度已经成为提高模具性能和寿命的重要手段。提高冷作模具钢材的纯净度主要是控制钢中有害元素的含量，通过降低P、S含量可明显提高材料的冲击韧度和抗疲劳性能，改善材料的等向性能；H、N、O对钢材的性能也有诸多有害的影响，降

6、低这些元素的含量对改善和提高钢材性能是非常有利的。目前往往采用真空精炼、电渣重溶、乃至保护气氛重溶、真空自耗等先进的冶炼工艺来提高模具钢的冶炼质量，各种精炼技术的运用提高了钢的纯净度，极大地降低钢中的夹杂物和偏析，并改善夹杂物的形态。为了提升模具钢的质量除了追求高的纯净度外，更需要微观组织的均匀细小，特别是对冷作模具钢中碳化物的有效控制。为了实现这一目的，一些新的工艺技术部被采用，比如为了改善Cr12MoV钢偏析减少一次碳化物，广泛采用高温扩散退火的方法。该方法的应用同时也使二次碳化物成球形分布在铁素体的基体上，所有这些提高了Cr12MoV钢的横向冲击韧度。为了提高Cr12MoV钢的等向性能

7、则采用等向锻造工艺，通过等向锻造的冷作模具钢横向的塑性和韧性均得到很大提高，等向性能提高明显。2、冷作模具钢的发展空间冷作模具钢因高碳高铬导致钢中共晶碳化物偏析严重，而通过轧制和锻造对共晶碳化物的改善是有限的，因此冷作模具钢应向高韧性方向发展。日本大同特殊钢开发的高韧性冷作模具钢DC53（0.8%c，8%Cr，2%Mo，1%V）是典型钢种。此后，国内外军开发了类似DC53的高韧性冷作模具钢。宝钢集团与上海大学