沖壓模具材料的選用及熱處理要求

1、沖壓模具材料的選用及熱處理要求.txt生活是過出來的，不是想出來的。放得下的是曾經(jīng)，放不下的是記憶。無論我在哪里，我離你都只有一轉(zhuǎn)身的距離。一. 沖裁模具材料的選用及熱處理要求選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量，若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料；還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 合金工具鋼 基體鋼 高碳高鉻鋼 高速鋼 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金。此外還必須考慮工件的厚

2、度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對模具材料選擇的影響。1. 傳統(tǒng)模具用鋼 長期以來，國內(nèi)薄板沖裁模用鋼為 t10a 、 crwmn 、 9mn2v 、 cr12 和 cr12mov 等。其中 t10a 為碳素工具鋼，有一定強度和韌性。但耐磨性不高，淬火容易變形及開裂，淬透性差，只適用于工件形狀簡單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。t10a 碳素工具鋼的熱處理工藝為： 760810 水或油 淬， 160180 回火，硬度 5962hrc 。crwmn 、 9mn2v 是高碳低合金鋼種，淬火操作簡便，淬透性優(yōu)于碳素工具鋼，變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低，應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。 c

3、rwmn 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 820840 油冷 ，回火溫度 200 ，硬度 6062hrc 。 9mn2v 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 780820 油冷 ，回火溫度 150200 ，空冷，硬度 6062hrc 。注意 回火溫度在 200300 范圍有回火脆性和顯著體積膨脹，應(yīng)予避開。cr12 和 cr12mov 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時容易出現(xiàn)崩 刃 或斷裂。其中， cr12 含碳量較高，碳化物分布不均比 cr12mov 嚴重，脆性更大一些。cr12 型鋼的熱處

4、理工藝選擇取決于模具的使用要求，當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時，可采用低溫淬火、回火（ cr12 為 950980 淬火， 150200 回火； cr12mov 為 10201050 淬火， 180200 回火 ）。若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅硬性，可采用高溫淬火、回火 （ cr12 為 10001100 淬火， 480500 回火； cr12mov 為 11101140 淬火， 500520 回火 ）。高鉻鋼在 275375 區(qū)域有回火脆性，應(yīng)予避免。2. 常用模具新鋼種為了彌補傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國內(nèi)開發(fā)或引進了以下性能較好的沖壓模具用鋼：（ 1 ） cr12mo1v1

5、 （代號 d2 ）鋼 為仿美國 astm 標準中的 d2 鋼引進 的鋼種，屬 cr12 型鋼。由于 d2 鋼中 mo 、 v 含量增加，細化了晶粒，改善了碳化物的分布狀況，因此 d2 鋼的強韌性（沖擊韌度、抗彎強度、撓度）比 cr12mov 鋼有所提高，耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 cr12mov 更高。可用深冷處理，提高硬度并改善尺寸穩(wěn)定性。用 d2 鋼制作的沖裁模具壽命要高于 cr12mov 鋼模具。d2 鋼的鍛造性能和熱塑成形性比 cr12mov 鋼略差，機械加工性能和熱處理工藝與 cr12 型鋼相似。（ 2 ） cr6wv 鋼 為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，碳、鉻含量均低于 cr12 型鋼

6、，碳化物的分布狀態(tài)較 cr12mov 均勻，具有良好的淬透性。熱處理變形小，機械加工性能較好?？箯潖姸取_擊韌度優(yōu)于 cr12mov ， 只是耐磨性略低于 cr12 型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模，其效果好于 cr12 型鋼。鋼的常用熱處理工藝為：淬火溫度9701 000，一般可熱油或硝鹽分級淬火冷卻，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火，回火溫度160210 ，硬度 58 62hrc。（ 3 ） cr4w2mov 鋼 也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，替代 cr12 型鋼而研制的鋼種，碳化物均勻性好，耐磨性高于 cr12mov ，適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓

7、模具，可用于硅鋼片沖裁模。cr4w2mov 鋼的熱處理工藝：要求強度、韌性較高時，采用低溫淬火、低溫回火工藝：淬火溫度 960980 ，回火溫度 280320 ，硬度 6062hrc 。要求熱硬性和耐磨性較高時，采用高溫淬火、高溫回火工藝：淬火溫度 10201040 ，回火溫度 50 0540 ，硬度 6062hrc 。（ 4 ） 7crsimnmov( 代號 ch-1) 鋼 為 空淬微變形低合金鋼、火焰淬火鋼，可以利用火焰進行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火溫度（ 8001000 ），具有良好的淬透性和 淬硬性 （可達 60 hrc 以上），強度和韌性較高，崩 刃 后能補焊?？纱?crwm

8、n 、 cr12mov 鋼，制作形狀復(fù)雜的沖裁模。 ch-1 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 900920 ， 油冷 ， 190200 回火 13 小時，硬度 5862 hrc 。（ 5 ） 6crnisimnmov( 代號 gd) 鋼 為高韌性低合金鋼，淬透性好，空淬變形小，耐磨性較高。其強韌性顯著高于crwmn 和 cr12mov 鋼，不易崩刃或斷裂。尤其適用于細長、薄片狀 凸模及 大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。gd 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 870930 （ 900 最佳 ），鹽浴爐加熱（ 45s/mm ）， 油冷或 空冷、風(fēng)冷 ， 175230 回火 2 小時，硬度 5862 hrc

9、。由于空冷即可淬硬 ，也可采用火焰加熱淬火。（ 6 ） 9cr6w3mo2v2( 代號 gm) 鋼 為高耐磨高強 韌 合金鋼，各項工藝性能良好，其耐磨性、強韌性、加工性能均優(yōu)于 cr12 型鋼，能夠用于高速壓力機沖壓下的多工位 級進模等 精密模具，是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。gm 鋼的熱處理工藝：淬火溫度 10801120 ，硬度 6466hrc 。 回火溫度 540560 ，回火二次。（ 7 ） cr8mowv3si ( 代號 er5) 鋼 屬高耐磨高強 韌合金鋼，具有較好的電火花加工性能，強度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 cr12 型鋼，適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模，一次 刃 磨

10、壽命為 21 萬次，總壽命高達 360 萬次，是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。er5 鋼的推薦熱處理工藝：對高耐磨性、高強韌性的模具，采用 1150 淬火， 520530 回火 3 次； 對重載服役條件下的模具，采用 11201130 淬火， 550 回火 3 次。3. 硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金當(dāng)工件的批量極大時，可以考慮選用硬度和耐磨性比各類模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。用作模具材料的硬質(zhì)合金為 鎢鈷類 ，隨著含鈷量的 增加，韌性及抗彎強度提高而硬度降低。對于承受沖擊力較小的模具，可以選用 含鈷量較低 的 yg10x ；承受沖擊力中等或較大的模具，可以選用 含鈷量較高 的

11、 yg15 或 yg20 。硬質(zhì)合金的缺點為韌性較差、難以加工，作為模具的工作部件可以設(shè)計為鑲拼結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間，能夠機械加工和熱處理，可以用于制作復(fù)雜的高壽命模具。用作沖裁模 的鋼結(jié)硬質(zhì)合金 有 dt 、 gt35 、 tlmw50 、 gw50 等。厚板沖裁模具厚板沖裁模承受的沖壓力高于薄板沖模，為重載沖裁模，易磨損、崩 刃 和斷裂，所以要求模具材料應(yīng)具有高的耐磨性和強韌性。? 傳統(tǒng)模具用鋼 傳統(tǒng)的重載沖裁模具鋼種主要有 t8a 、 cr12mov 、 w18cr4v 、 w6mo5 cr4v2 等。其中 t8a 為碳素工具鋼，雖然淬透性、韌性比 t10a

12、 鋼有所改善，但易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差，只能用于工件批量較小的中厚沖裁模。 t8a 工具鋼的熱處理工藝為： 790820 水或油 淬， 160180 回火，硬度 5861hrc 。w18cr4v、w6mo5cr4v2為高速工具鋼，具有很高的硬度、抗壓強度和耐磨性，但韌性較低，工作時有可能產(chǎn)生崩 刃或斷裂，而且價格較貴。建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施來改善其韌性。對于工件批量較大的厚板沖裁模，可以用w18cr4v、 w6mo5cr4v2鋼做 凸 模，cr12mov 鋼做凹模 。w18cr4v 鋼的推薦熱處理工藝： 12201250 淬火； 550570 回火 3 次。w6mo5cr

13、4v2 鋼的推薦熱處理工藝： 11601200 淬火 ： 550570 回火 3 次。4. 常用模具新鋼種為了克服高速工具鋼的缺點，提高使用壽命，重載沖裁模具可選用 降碳降釩 高速鋼6 w6mo5 cr4v（6w6）和以高速鋼成分為基礎(chǔ)，添加少量的其它元素構(gòu)成的高強韌性模具鋼 基體鋼，如 65nb鋼、ld鋼、012al鋼、cg-2 鋼等等 。（ 1）6 w6mo5 cr4v (6w6)鋼為高強韌性高速鋼，由于降低了碳化物的含量和分布均勻性，使其在保持硬度和耐磨性的同時，抗彎強度、沖擊韌性和塑性都有顯著提高，雖然耐磨性略低，仍可用低溫 氮碳共滲提高 表面硬度和耐磨性。其熱處理工藝和高速鋼w6mo

14、5cr4v2相似。（ 2 ） 6cr4w3mo2vnb (65nb) 鋼 65nb 鋼取自 w6mo5crv2 鋼正常淬火后的基本成分，碳含量比高速鋼低， 碳質(zhì)量 分數(shù) 的中限為 0.65% ，故名 65nb 。各合金元素在鋼中的作用和在高速鋼中相似， 另加入 3% 的 nb 可形成高穩(wěn)定性的碳化物 nbc ，能有效阻止奧氏體晶粒長大，改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。這種鋼具有較好的耐磨性和較強的高溫韌性，可以代替 cr12mov 、 w18cr4v 鋼，用于重載沖裁模和冷擠壓模、 冷鐓模 。65nb 鋼鍛造和退火工藝性能良好，熱處理溫度范圍寬，淬火溫度可以在 10801180 ，回火溫度在 52

15、0600 之間選擇。 當(dāng)采用比 w6mo5crv2 鋼正常 淬火溫度低的溫度淬火后，其組織 為在碳含量 較低的馬氏體基體上均勻 分布有細粒狀未溶碳化物。通過熱處理參數(shù)的調(diào)整，可以得到不同的強度、韌性、耐磨性配合，以適合不同模具的性能要求。 65nb 鋼的熱處理工藝： 10801180 鹽浴爐加熱（ 1520s/mm ）油 淬， 520560 回火 2 次，硬度 5763 hrc 。（ 3 ） 7cr7mo2v2si (ld) 鋼 ld 鋼含碳、 含鈷量高于 65nb ，含釩量也較高。 釩可細化 晶粒，提高耐磨性。因此其抗壓、抗彎強度和耐磨性均高于 65nb 由于具有良好的強韌性和耐磨性，因而適

16、于制造各種重載模具。ld 鋼的推薦熱處理工藝： 850 預(yù)熱， 11001150 淬火； 油冷后 530570 回火 23 次，每次 12 小時，硬度 5763 hrc 。（ 4 ） 5cr4mo3simnval (012al) 鋼 012al 鋼中加入質(zhì)量分數(shù)為 0.30.7% 的鋁，目的是為了細化晶粒，提高鋼的沖擊韌性和熱加工塑性，加 si 則為了強化基體。 012al 鋼強韌性高，綜合性能好，通用性強，是冷、熱兼用型模具鋼。其抗彎強度及撓度高于 w18cr4v 高速鋼，代替高速鋼作模具時很少發(fā)生折斷現(xiàn)象?？梢杂米髦泻癜辶蠜_裁模具和 各類冷 、熱作模具。012al 鋼的推薦熱處理工藝： 10901120 鹽浴爐加熱（ 30s/mm ）油 淬， 510 回火 2 次， 每次油冷 2 小時 ，硬度 6062 hrc 。（ 5