第2章冷作模具材料

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1、第2章冷作模具材料冷作模具材料主要用于制造在冷状态(室温)条件下进行压制成型的模貝，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷挤压模具、压印模具等。采用的钢号很多，一般采用高碳过共析钢和莱氏体钢，如碳素工具钢、低合金汕淬冷作模具钢、空淬冷作模具钢、高碳高洛型冷作模具钢、高耐磨高强模具钢、低碳高速钢和基体钢及用粉末冶金工艺生产的高合金模具材料等。口前，便用最多的冷作模具材料是冷作模具钢和硬质合金。本章将着重介绍这两类屮传统的和新近研制的主耍模具材料的特性、热处理方法以及冷作模具的材料选用。2.1冷作模具的工作条件及性能要求2.1.1冲裁模冲裁模主要用于各种板料的冲切成形，按其功能不同可分为落料模

2、、冲孔模、切边模等。(DI作条件冲裁模的工作部位是刃口。冲裁吋，刃口部受到弯曲和剪切力的作用，还要受到冲击。同时，板料与刃口部位产生强烈的摩擦。冲裁模的正常失效形式主要是磨损，刃口由锋利变圆钝。磨损达到一定程度，会使冲裁件产生毛刺，为此，生产中常用磨削的方法使刃口重新锋利。经过多次磨刃，凸模变短，凹模变薄，直至无法工作而火效。除此Z外，还可能由于模具安装调试不当，冲裁吋操作不规范或热处理不当等造成崩刃和凸模折断等非正常失效。(2)性能要求依据上述分析，冲裁模的主要性能要求是高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度和适当的韧性。由于被冲板料厚度不同，对其性能要求有所茅异。对于薄板冲裁

3、模(板厚W1.5nun),以高耐磨性、高梢度要求为主；対于厚板冲裁模(板厚＞1.5mm),除需要高耐磨性外，还应具有良好的强韧性。2.1・2冷挤压模冷挤压是在常温下利用模具在压力机上対金属以一定的速度施加相当大的压力产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制品或零件。(1)工作条件金属的冷挤压成形，受到强烈的三向压应力的作用，变形抗力大。因此，模具不仅受到强大的挤压力作用，而且还受到坏料塑变流动的剧烈摩擦。凸模比凹模的工作条件更苛刻，如毛坯端面不平整，冲头与凹模不同心等，都会使冲头受到很大的弯曲应力的作用。(2)性能要求根据以上分析，冷挤压模必须具有高的强韧性，良好的耐磨性。凸模要

4、求硬度为61-63HRC,凹模要求硬度为58—62HRCo2.1.4拉拔模及成形模这类模具主要包括拉深模、胀形模、弯Illi模和拔管模等，利川这些模具可使板材或棒材延伸并压制成一定形状的产品。（1）工作条件模具工作时受载较轻，但模具表而受到强烈的摩擦。凹模主要受到径向张力的作用，凸模主要承受轴向压缩力和廉擦力的作用。成形模具的主要失效形式是磨损，而拉拔模除了严重磨损外，还会产牛“粘附”（咬合），即在温度和压力作用下，模腔局部表面可•坯料发生焊合，便小块坏料粘附在模腔表面形成坚硬的小瘤，这些小瘤将使制品表面产生划痕和擦伤。（2）性能要求对拉拔模的主要性能要求是高的耐磨性，一般凸模硬

5、度要求为58-62HRC,凹模硬度要求为62-64HRC,并且还要求具有良好的抗咬合性。对成形模的耐磨性要求稍低，一般凸模硬度为54—58HRC,PI模硬度为56—60HRC,但要求较高的韧件。2.2冷作模具用钢冷作模具钢是应用最广泛的冷作模具材料。除了传统的钢种外，近几年还开发和引进了很多新钢种，分类方法各异。按化学成分和性能可分为低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、抗冲击冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、高耐磨微变形冷作模具钢和特殊用途冷作模具钢等。木节将重点介绍各类典型钢种的特性及热加工工艺。2.2.1低淬透性冷作模具钢此类钢有T7A、T8A、T12A、GCrl5>9C

6、r2钢等。使用最多的是碳素工具钢和GCrl5钢。1.碳素工具钢用于冷作模貝•的碳素工貝钢主要有T7A、T10A和T12A等，其中T10A应用最为普遍。碳素工具钢只适宜制造尺寸较小，形状简单、受载较轻、生产批量不大的冷作模具。T7A适合制作易脆断的小型模具或承受冲击载荷较人的模具；T10A适合制作要求耐磨性较高，而承受冲击载荷较小的模具；T8A适于制作小型拉拔、拉深、挤压模具；T12A适于制作要求高硬度、高耐磨性、韧性要求不高的切边模等。（1）主要性能特点碳素工具钢价格便宜，来源方便，经热处理示有较高的硬度和一定的耐磨性。与其他冷作模具钢相比，锻造工艺性较好，易退火软化，便于加工制

7、成模具。存在的主要缺陷是淬透性低，热硕性、耐磨性差，淬火温度范围窄，变形开裂的倾向大,模具使用寿命短。T10A和T12A钢过热倾向较小，淬火晶粒较细，并有过剩碳化物，因此经热处理后钢的强度较高，耐磨性较好。T10A钢还能保证足够的韧性，而T12A钢过剩碳化物过多、颗粒较粗、分布不均，易使钢的力学性能降低。T8A钢由于没有过剩碳化物，因此过热倾向大，淬火加热时品粒易粗化，韧件和耐磨性差，所以冷作模具制造很少采用。T7A钢的耐磨性不如T10A钢，但有綾好的韧性，所以韧性要求较高的冷作