第03章 冷作模具钢.ppt

第二节 冷作模具材料 一、 冷作模具的工作条件、失效形式及性能要求 （一）冲裁模—主要用于各种板料的冲切成形；按功能不同可分为落料模、冲孔模、切边模等。 1．工作条件及主要失效形式 冲裁模的工作部位是刃口。冲裁时，刃口受到弯曲和剪切的作用，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刃口磨损，磨损达到一定程度后，使冲裁件产生毛刺；生产中常用磨削的方法使刃口重新锋利，经过多次磨刃后，凸模变短，凹模变薄，直至无法工作而失效。 （1）低温淬火：适当降低传统淬火温度。 实践证明，无论是碳素工具钢、合金工具钢，还是高速钢，都可以不同程度地提高韧性和冲击疲劳抗力，降低模具脆断、脆裂的倾向性。 几种常用冷作模具钢低温淬火、低温回火强韧化处理工艺见表2-30。 （2）分级淬火和等温淬火： 可减少模具的变形和开裂，是模具强韧化的主要方法，常用的分级淬火和等温淬火工艺见表2-31。 （3）细化处理： 包括细化A和细化碳化物；方法是多次重复加热淬火。 例 Crl2MoV钢： 1150℃，油淬+650℃回火→1100℃，油淬+650℃回火，1030℃，油淬，170℃等温30min，空冷+170℃回火. 细化处理后，不仅提高了钢的强韧性，而且耐磨性也得到提高。 4、冲裁模的表面处理 大多数冲裁模具使用状态为淬火＋回火，硬度为60HRC左右，这样的硬度使模具具有高寿命而不磨损是不够的。为了提高冲裁模的耐磨性和使用寿命，常进行表面强化处理。 主要工艺方法有：氮碳共渗、渗硼、TD法渗钒、渗铌、化学气相沉积(CVD)、化学镀磷镍、电火花强化等。 （二）冷镦模的选材及热处理特点 根据受载情况，可分为轻载冷镦模和重载冷镦模。 1）轻载冷镦模 主要用于生产形状简单、变形量小、变形速度低的冷镦件。多选用T10A、60Si2Mn、GCrl5、9SiCr和Crl2MoV等钢种。 ☆T10A：强韧性、耐磨性均不高，只适用于制作Φ20mm 以下，形状简单、受载轻、寿命要求不高的凸模和凹模。 ☆60Si2Mn：韧性较好，但耐磨性、屈服点不高，只适合制作轻载快速冷镦凸模和凹模。 ☆9SiCr：属低合金工具钢，耐磨性、强韧性都高于T10A，常用来制作截面较厚，形状较复杂的冷镦模具；标准件行业常用该钢制作冷镦凸模。 2）重载冷镦模 用于生产变形量较大、形状复杂的冷镦件，按生产批量大小，可作如下选择： ☆中小批（10万件）生产，选用Crl2MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2及新型冷作模具钢，如 6W6、65Nb、012Al、LD、CH-1等钢种。 ☆大批量生产，选用YGl5、YG20和DT等硬质合金。一般做成镶块，外附模套，模套材料可用合金结构钢或合金工具钢,如 5CrMnMo、40Cr、 5CrNiMo、60Si2Mn等. ☆Crl2MoV钢用于冷镦模极易产生表面剥落、崩刃、断裂，寿命较低；高速钢承载能力很高，但韧性较差，不宜制作形状复杂受冲击较大的凸模。 2. 基体钢 指成分相当于高速钢正常淬火组织中基体成分的钢，与高速钢相比，基体钢的过剩碳化物少，颗粒细小，分布均匀，强韧性好，同时还保持较高的耐磨性和热硬性，不仅适用于冷作模具，也可用于热作模具。 下面主要介绍三种推广应用的基体钢， 即 65Cr4W3Mo2VNb(65Nb)、 7Cr7Mo2V2Si(LD)、 5Cr4Mo3SiMnVAl(O12A1)钢。 1）65Cr4W3Mo2VNb钢（65Nb） （1）主要性能特点：与W6Mo5Cr4V2钢淬火基体成分相比，C、W含量稍高，Mo含量稍低，加入少量的Nb，与C形成稳定性高的NbC，其尺寸小，分布均匀，强烈阻止奥氏体晶粒长大。该钢具有高速钢的强度、硬度和耐磨性，又有较好的韧性，钢的工艺性能得到很大改善。直径小于50 mm的65Nb钢轧材不需改锻。 (2)热加工工艺： ①锻造:（1100-850℃，锻后缓冷）； ②退火：（860℃、3h，冷到740±10℃、6h，缓冷；退火硬度217HBS。若等温时间延长到9h，硬度降低至187HBS，为模具的冷挤压成形提供了条件） ③淬火和回火： 1120-1160℃，油冷或分级淬火。对强韧性要求较高的冷挤压模和冷镦模可采用下限温度淬火；对要求高耐磨的切边模可采用1180℃淬火。 回火工艺为540-580℃、二次回火；硬度58-62HRC。 （3）应用范围： 适于制作形状复杂的有色金属挤压模、冷冲模、冷剪模及挤压应力＜2500MPa的黑色金属挤压模，轴承