冷作模具钢及其热处理工艺

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1、（五）冷作模具钢模具钢材料及热处理重要性影响模具使用寿命的因素主要有设计结构、成形及制造工艺、模具材料的选用、热处理工艺及表面强化、润滑及使用维护等。据调查统计,在模具失效的诸多因素中,由于模具用材和热处理不当而引起的失效约占70%。5．1冷作模具的工作条件与性能要求5．1．1冷作模具的工作条件5．1．2冷作模具的性能要求5．1．3典型冷作模具材料的性能分析5．2冷作模具材料的选用5．3冷作模具的制造工艺路线5．4冷作模具的热处理5．4．1冷作模具钢的热处理特点5．4．2典型冷作模具的热处理5．5冷作模具热处理实例6

2、．5．1硅钢片冷冲裁模具5冷作模具材料钢及其热处理冷作模具材料的正常失效形式主要是磨损、脆断、弯曲、咬合、塌陷、啃伤、软化等。要求冷作模具钢应在相应的热处理后，具有高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、不咬合等能力。5.1冷作模具材料的工作条件与性能要求5.1.1冷作模具材料的工作条件1.冲裁模2.拉深模3.挤压模4.冷镦模5.1.2冷作模具材料的性能要求2.工艺性能要求（1）可锻性（2）可切削性（3）可磨削性（4）热处理工艺性1.使用性能要求（1）耐磨性（2）韧性（3）强度（4）抗疲劳性（5）抗咬合性5.1.3典

3、型冷作模具材料的性能分析1.碳素工具钢(1)化学成分；(2)力学性能；(3)工艺性能；(4)使用范围。(2)力学性能如图5-1所示，碳素工具钢随回火温度升高而硬度降低，但下降趋势与碳含量有关，碳含量越高，钢中析出的碳化物颗粒越多，阻止了硬度的下降，因而碳含量高的钢回火时硬度降低程度比碳含量低的钢小。图5-1T10钢的硬度、残余奥氏体量与回火温度的关系(780℃淬火、水冷、回火保温1h)图5-2T10钢的淬火温度对强韧性的影响图5-3T10钢的淬火温度对淬透性的影响提高淬火温度，淬火马氏体变粗，钢的强韧性下降，如图5-

4、2所示。但适当提高淬火温度，可提高碳素工具钢的淬透性，增加硬化层深度，提高模具的承载能力，如图5-3所示。所以，对于容易淬透的小型模具，可采用较低的淬火温(760～780℃);对于大、中型模具，应适当提高淬火温(800～850℃)或采用高温快速加热工艺。碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在低温区(150～200℃)回火，硬度下降不多，当回火温度超过200℃时，硬度才明显下降，如图5-1所示。碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系，如图5-4所示，当回火温度为220～250℃时抗弯强度达到极大值，可是碳素工具钢在2

5、00～250℃回火时，会产生回火脆性，导致韧性下降，因此韧性要求较高的碳素工具钢应避免在此温度回火。而承受弯曲及抗压载荷的碳素工具钢仍可采用220～280℃回火，以获得高抗弯强度，提高模具的使用寿命。图5-4T12钢的力学性能与回火温度的关系(淬火温度:780℃)(3)工艺性能①锻造性能:②预先热处理:③淬火及回火:(4)使用范围碳素工具钢生产成本低，易于冷、热加工，在退火状态下硬度较低，通过热处理后可以获得较高的硬度，具有一定的耐磨性。但淬透性差，淬火变形大，耐磨性不高。因此，碳素工具钢适于制造尺寸较小、形状简单、

6、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。2.高碳低合金钢(CrWMn钢)(1)化学成分CrWMn钢的临界点:Ac1≈750℃，Accm≈940℃，Ar1≈710℃，Ms≈255℃。(2)力学性能CrWMn钢具有高淬透性，由于钨形成碳化物，所以这种钢在淬火及低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性，如图5-5～图5-7所示。图5-5CrWMn钢力学性能与淬火温度的关系图5-6CrWMn钢硬度与淬火温度的关系图5-7CrWMn钢硬度与回火温度的关系(3)工艺性能①锻造工艺CrWMn钢具有良好的锻造

7、性能。②退火工艺:CrWMn钢锻后需进行等温球化退火，退火温度为790～830℃，等温温度为700～720℃，退火后的组织比较均匀，退火后硬度为207～255HBS。③淬透性:CrWMn钢淬透性较好，淬火变形小。在油中的临界淬透直径为30～50mm。直径40～50mm的钢件在低于200℃的硝盐浴中冷却即可淬透。(4)使用范围CrWMn钢具有较好的淬透性，淬火变形小，耐磨性、热硬性、强韧性均优于碳素工具钢，是使用较为广泛的冷作模具钢。主要用于制造要求变形小，形状较复杂的轻载冲裁模(料厚<2mm)，轻载拉深、弯曲、翻边模

8、等。3.高耐磨冷作模具钢(Cr12型高碳高铬钢)(1)化学成分；(2)力学性能；(3)工艺性能；(4)使用范围。(2)力学性能图5-8淬火温度对Cr12MoV钢的图5-9淬火温度对Cr12MoV钢的硬度、晶粒度和残余奥氏体的影响抗弯强度、冲击韧度的影响Cr12型钢在淬火加热时碳化物大量溶于奥氏体中，淬火后得到高硬度的马氏体。回火时自马氏体中析出