模具鋼的分類、性能和用途

模具鋼的分類、性能及要緊用途一、模具鋼的分類由于各類模具的工作條件不同專門大，因此從化學(xué)成份看，模具鋼的范圍很廣，從一樣的碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、高速工具鋼，直到知足特殊模具要求的奧氏體無磁模具鋼、耐蝕模具鋼、馬氏體時效鋼、高溫合金、難熔合金、硬質(zhì)合金及一些專用的采納粉末冶金工藝生產(chǎn)的高合金模具材料等。本書僅討論經(jīng)常使用的模具鋼。經(jīng)常使用的模具鋼，依照其用途和工作條件分為三大類，即冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼。一、冷作模具鋼要緊用于制造在冷狀態(tài)（室溫）條件下進(jìn)行壓制成形的模具，如冷沖壓模具、冷拉伸模具、冷鐓模具、冷擠壓模具、壓印模具、輥壓模具等。冷作模具品種多、應(yīng)用范圍廣，其產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的30%~40%。采納的鋼號很多，一樣采納高碳過共析鋼和萊氏鋼體，如碳素工具鋼、低合金油淬冷作模具鋼、空淬冷作模具鋼、高碳高銘型冷作模具鋼、高速鋼、低碳高速鋼和大體鋼及用粉末冶金工藝生產(chǎn)的高合金模具材料等。經(jīng)常使用鋼號及化學(xué)成份見表1-1-1。表1-1-1經(jīng)常使用冷作模具鋼化學(xué)成份w/%鋼號CSiMnCrWMoV其他油淬冷作模具鋼9Mn2V~W~~CrWMn~w~~~9CrWMn~w~~~9SiCr~~~~Cr~wW~空Cr5Mo1V~ww~~~

淬冷作模具鋼Cr6WV~WW~~~Cr4W2MoV~~W~~~~8Cr2MnWMoVS~W~~~~~S高碳冷作模具鋼Cr12~WW~Cr12MoV~WW~~~Cr12Mo1V1~W~~WCoW鋼號CSiMnCrWMoV其他基體鋼和低碳高速鋼6W6Mo5Cr4V~WW~~~~6Cr4W3Mo2VNb~WW~~~~Nb~7W7Cr4MoV~WW~~~~高韌性高耐磨性冷作模具鋼7Cr7Mo2V2Si~~W~~~火焰淬火冷作模具鋼7CrSiMnMoV~~~~~~二、熱作模具鋼要緊用于制造對高溫狀態(tài)的金屬進(jìn)行熱成形的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱剪切模具等。這種鋼含碳量一樣為%~%，添加提高高溫性能的鎢、鉬、銘、釩等合金元素，又分為鍛造模塊用鋼、銘鉬系熱作模具鋼、銘鎢系熱作模具鋼、奧氏體型高溫?zé)嶙髂＞咪摰?。特殊要求的熱作模具有時采納高溫合金和難熔合金制造。經(jīng)常使用熱作模具鋼化學(xué)成份見表1-1-2。

表1-1-2經(jīng)常使用熱作模具鋼化學(xué)成份w/%鋼號CSiMnCrMoWV其他鍛壓模塊用鋼5CrNiMo?W???Ni5CrMnMo?????5NiCrMoV??????Ni5Cr2NiMoV??????Ni鋼號CSiMnCrMoWV其他銘鉬系熱作模具鋼4Cr5MoSiV??????4Cr5MoSiV??????4Cr5W2VSi??W???4Cr5MoWSi??????W銘鎢系熱作模具鋼3Cr2W8V?WW???4Cr3Mo3SiV??????5Cr4W5Mo2V?WW????5Cr4W2Mo2SiV??W????5CrMO3SiMnVAl??????Al3Cr3Mo3W2V??W????奧氏體型5Mn15Cr8Ni?W????Ni

高溫?zé)嶙髂＞咪?Mo3V23、塑料模具用鋼近40年來，隨著石油化工工業(yè)的進(jìn)展，塑料已成為重要的工業(yè)原材料；因此，塑料制品成形用的模具需要量迅速增加，很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家塑料模具的產(chǎn)值已經(jīng)超過冷作模具的產(chǎn)值，在模具制造業(yè)中居首位。由于不同類型的塑料制品對模具鋼的性能要求有不同，因此在很多國家已經(jīng)形成包括范圍很廣的專用塑料模具用鋼系列，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼，滲碳型塑料模具鋼，預(yù)硬型塑料模具鋼，時效硬化型、耐蝕型、易切削型、馬氏體時效型塑料模具鋼和適應(yīng)低表面粗糙塑料制品模具用的鏡面拋光型塑料模具用鋼。經(jīng)常使用塑料模具鋼的化學(xué)成份見表1-1-3。表1-1-3經(jīng)常使用塑料成型模具用鋼化學(xué)成份w/%鋼號CSiMnCrWMoV其他非45???50???55???T8?WWT10?WWT12?WW滲碳型塑料20Cr????12CrNi2?????12CrNi3?????20Cr2Ni?????

模具鋼20CrMnT?????預(yù)3Cr2Mo?????硬型3Cr2MnNiMo??????塑料5CrNiMnMoVSCa???????模具鋼8Cr2MnWmoVS?W?????時效25CrNi3MoAl???????硬化06Ni6CrMoVTiAlWWW????Ti?型塑料模具鋼18Ni(250)WWWMoNiCoTiAl鋼號CSiMnCrWMoV其他耐4Cr13?WW?蝕9Cr18??W?性Cr14Mo??W??塑Cr18MoV??W???料模具鋼1Cr17Ni2?WW??整9Mn2V?W~?體CrWMn?W???淬9CrWMn????硬Cr12MoV?WW???型塑料模具鋼4Cr5MoSiV1??????二、性能要求一、利用性能A強(qiáng)度性能硬度硬度是模具鋼的要緊技術(shù)指標(biāo)，模具在高應(yīng)力的作用下欲維持其形狀尺寸不變，必需具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一樣硬度維持在HRC60左右，熱作模具鋼依照其工作條件，一樣要求維持在HRC40-55范圍。關(guān)于同一鋼種而言，在必然的硬度值范圍內(nèi)，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成份及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的不同，如圖1-2-1所示不能充分反映模具鋼的變形抗力。35003000250035003000250059606162犯64荷66硬度〔HRC)圖2-1硬度對三種冷作模具鋼抗壓屈服噩度的熟向紅硬性在高溫狀態(tài)下工作的熱作模具，要求維持其組織和性能的穩(wěn)固，從而維持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250°C的溫度范圍內(nèi)維持這種性能，銘鉬熱作模具鋼一樣在550~600C的溫度范圍內(nèi)維持這種性能。鋼的紅硬性要緊取決于鋼的化學(xué)成份和熱處置工藝?？箟呵?qiáng)度和抗壓彎曲強(qiáng)度模具在利用進(jìn)程中常常受到強(qiáng)度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應(yīng)具有必然的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。在很多情形下，進(jìn)行抗壓實驗和抗彎實驗的條件接近于模具的實際工作條件（例如，所測得的模具鋼的抗壓屈服強(qiáng)度與沖頭工作時所表現(xiàn)出來的變形抗力較為吻合）?？箯潓嶒灥牧硪粋€優(yōu)勢是應(yīng)變量的絕對值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間和在不同熱處置和組織狀態(tài)下變形抗力的不同。B韌性在工作進(jìn)程中，模具經(jīng)受著沖擊載荷，為了減少在利用進(jìn)程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有必然的韌性。模具鋼的化學(xué)成份，晶粒度，純凈度，碳化物和夾雜物等的數(shù)量、形貌、尺寸大小及散布情形，和模具鋼的熱處置制度和熱處置后取得的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來專門大的阻礙。專門是鋼的純凈度和熱加工變形情形關(guān)于其橫向韌性的阻礙更為明顯。鋼的韌性、強(qiáng)度和耐磨性往往是彼此矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學(xué)成份而且采納合理的精煉、熱加工和熱處置工藝，以使模具材料的耐磨性、強(qiáng)度和韌性達(dá)到最正確的配合。沖擊韌性系表特點(diǎn)材料在一次沖擊進(jìn)程中試樣在整個斷裂進(jìn)程中吸收的總能量。可是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規(guī)的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等實驗技術(shù)正在被采納。C耐磨性決定模具利用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中經(jīng)受相當(dāng)大的壓應(yīng)力和摩擦力，要求模具能夠在強(qiáng)烈摩擦下仍維持其尺寸精度。模具的磨損主若是機(jī)械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既維持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化

相的組成、形貌和散布比較合理。關(guān)于重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，維持潤滑作用，減少模具和工件之間產(chǎn)生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進(jìn)行氧化造成氧化磨損。因此模具的工作條件對鋼的磨損有較大的阻礙。耐磨性可用模擬的實驗方式，測出相對的耐磨指數(shù)€，作為表征不同化學(xué)成份及組織狀態(tài)下的耐磨性水平的參數(shù)。圖1-2-2為用不同鋼種制作的標(biāo)準(zhǔn)沖孔模對冷軋硅鋼片進(jìn)行沖孔的實驗結(jié)果，以呈現(xiàn)規(guī)定毛刺高度前的壽命，反映各類鋼種的耐磨水平；實驗是以Cr12MoV鋼為基準(zhǔn)（€=1）進(jìn)行對照。圖1-2-3是標(biāo)準(zhǔn)磨具進(jìn)行耐磨性實驗的結(jié)果，較好地反映工模具鋼在磨粒磨損條件下的耐磨性水平。顧（HRC61）5.IJ.5L10._u5557,5606E.565HRC）顧（HRC61）5.IJ.5L10._u5557,5606E.565HRC）a1-2-3工模具鋼的磨粒磨損抗力1-高碳鬲機(jī)高速鋼；A高碳鬲銘鋼；3-低夸金模具銅及碳素工具鋼oAu-d-r-o_Loons+32_■」i10□EnJLf..自wcuw□w寸>3l.i_i0鋼號圈1-A2府中模具鋼模｝以沖栽試驗其耐磨性D抗熱疲勞能力熱作模具鋼在服役條件下除經(jīng)受載荷的周期性轉(zhuǎn)變之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評判熱作模具鋼的斷裂抗力應(yīng)重視材料的熱機(jī)械疲勞斷裂性能。熱機(jī)械疲勞是一種綜合性能的指標(biāo)，它包括熱疲勞性能、機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速度和斷裂韌性三個方面。熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)次數(shù)較多；機(jī)械疲勞裂紋擴(kuò)展速度反映材料在熱疲勞裂紋萌生以后，在鍛壓力的作用下裂紋向內(nèi)部擴(kuò)展時，每一應(yīng)力循環(huán)的擴(kuò)展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，必需在裂紋尖端具有足夠高的應(yīng)力強(qiáng)度因子，也確實是必需有較大的裂紋長度。在應(yīng)力恒定的前提下，在一種模具中已經(jīng)存在一條疲勞裂紋，若是模具材料的斷裂韌性值較高，那么裂紋必需擴(kuò)展得更深，才能發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展。也確實是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部份壽命；而裂紋擴(kuò)展速度和斷裂韌性，能夠決定當(dāng)裂紋萌生后發(fā)生亞臨界擴(kuò)展的那部份壽命。因此，熱作模具如要取得高的壽命，模具材料應(yīng)具有高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴(kuò)展速度和高的斷裂韌性值?？篃崞谛阅艿闹笜?biāo)能夠用萌生熱疲勞裂紋的熱循環(huán)數(shù)，也能夠用通過必然的熱循環(huán)后所顯現(xiàn)的疲勞裂紋的條數(shù)及平均的深度或長度來衡量。E咬合抗力咬合抗力實際確實是發(fā)生“冷焊”時的抗擊力。該性能關(guān)于模具材料較為重要。實驗時通常在干摩擦條件下，把被實驗的工具鋼試樣與具有咬合偏向的材料（如奧氏體鋼）進(jìn)行恒速對偶摩擦運(yùn)動，以必然的速度慢慢增大載荷，現(xiàn)在，轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。表1-1-4列出了幾種工模具材料及其表面強(qiáng)化工藝的咬合臨界載荷。表1-1-4幾種工模具鋼及其表面強(qiáng)化工藝的咬合臨界載荷試驗材料W6Mo5Cr4V2Cr12MoV滲硫離子滲氮VC滲層TiC滲層硬質(zhì)合金咬合臨界載荷/N16232442737577三、模具鋼的要緊用途一、冷兒模具鋼A下料沖孔模具用鋼要緊用于制造對金屬或非金屬板材進(jìn)行下料、沖孔用的凸模和凹模。當(dāng)薄板放在凸模、凹模之間進(jìn)行沖裁時，薄板在最初時期產(chǎn)生變形，隨著變形量的增加，薄板的下側(cè)表面因受到大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。在利用進(jìn)程中，隨著凹模和凸模的磨損量的增加，其刃部的尖角慢慢變成圓角，致使薄板下側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力降低，薄板厚度方向受到緊縮，增加了被沖裁板料的加工硬化和變形、延遲了板料產(chǎn)生裂紋的時刻，坯料切斷后，其斷口周圍產(chǎn)生毛刺，隨著模具磨損量的增加，工件的毛刺高度增加，當(dāng)毛刺高度超過規(guī)定要求時，模具就需要改換或返修。下料沖孔模具用鋼，一樣依照被加工工件的材料種類、厚度、生產(chǎn)工件的批量和模具的尺寸精度、形狀復(fù)雜程度等因素選擇鋼材。當(dāng)沖壓低硬度的紙板，塑料板，鋁、鎂合金板，銅合金板時，若是沖裁產(chǎn)品批量不大，可選用碳素工具鋼；批量較多時，可選用CrWMn、9CrWMn、7CrSiMnMoV等低合金鋼，淬回火硬度為HRC62~64；生產(chǎn)批量達(dá)到100萬件，可選用Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等鋼號，淬回火硬度為HRC61~63；當(dāng)生產(chǎn)批量超過100萬件時，可選用高速鋼、超硬高速或硬質(zhì)合金制造模具。當(dāng)沖壓強(qiáng)度高、變形抗力大的碳素鋼板、硅鋼鋼板、不銹鋼板時，要依照材料的強(qiáng)度、厚度、變形抗力，選擇合金含量更高、耐磨性更好的高一檔模具鋼。對截面尺寸較大的模具，要選用合金元素含量較高、淬透性好的模具鋼。當(dāng)被加工材料厚度增加時，也需要考慮選擇高一檔的模具鋼。推薦的沖壓模具用鋼見表1-1-6。表1-1-6薄板下料沖孔模具用鋼的選擇被加工材料生產(chǎn)批量/件103104105106107鋁、鎂及銅合金,,,硬質(zhì)合金碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼硬質(zhì)合金鐵素體不銹鋼奧氏體不銹鋼,,,硬質(zhì)合金淬回火彈簧鋼(WHRC52),硬質(zhì)合金,,粉末高速鋼變壓器硅鋼,硬質(zhì)合金紙張等軟材料,,,,,,一般塑料板硬質(zhì)合金增強(qiáng)塑料板,，氮化（氮化），氮化，（氮化）硬質(zhì)合金B(yǎng)冷鐓模具用鋼很多緊固件是采納冷鐓模具形成的。冷鐓模具經(jīng)受猛烈的沖壓載荷，其凹模表面經(jīng)受很高的壓應(yīng)力。要求模具材料具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。冷鐓模具在熱處置后，表面必需具有高的硬度而心部必需具有良好的韌性，如此，表面有必然的壓應(yīng)力能夠抵消在冷鐓進(jìn)程中經(jīng)受的應(yīng)力。用于生產(chǎn)工件批量不大的冷鐓模具，一樣選擇碳素工具鋼或低合金冷作模具鋼，對模具型腔表面進(jìn)行局部淬火，使型腔表面硬度達(dá)到HRC60左右，而模具心5硬度為HRC35~45左右。應(yīng)依照模具的截面尺寸，選擇具有必然淬透性的模具鋼，以取得比較理想的淬硬層深度。淬硬層過淺，可能造成利用中型腔塌陷；硬化層過深，可能使模具在利用進(jìn)程中顯現(xiàn)開裂現(xiàn)象。關(guān)于要求利用壽命長的冷鐓模具，那么采納高合金模具鋼（如Cr5Mo1V，Cr12,Cr12MoV，7CrMo2V2Si等）、高速鋼（如W6Mo5Cr4V2,W18Cr4V，粉末高速鋼等）、鋼結(jié)硬質(zhì)合金或鉆含量較高韌性好的硬質(zhì)合金制造。為了使模具能經(jīng)受較高的沖擊載荷，一樣采納鑲塊式模具結(jié)構(gòu)。模具外衣采納高韌性的合金結(jié)構(gòu)鋼或4Cr5MoSiV1等熱作模具鋼制造，熱處置后的硬度為HRC45左右。高硬度冷鐓模具鑲塊采納高合金模具材料制造，用冷壓或熱壓法鑲?cè)胪庖?，使之緊密接觸，外衣對內(nèi)套造成必然的壓應(yīng)力，以改善模具的服役條件，延長模具的利用壽命。推薦的冷鐓模具用鋼見表1-1-7。表1-1-7冷鐓模具用鋼的選擇生產(chǎn)批量/件1X1045X10425X1041X105整體模鑲塊模整體模鑲塊模整體模鑲塊模整體模鑲塊模冷鐓模具用鋼,CPM10V鋼結(jié)硬質(zhì)合金冷作模具用鋼硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金注：鑲塊模具外衣可采納中碳合金結(jié)構(gòu)鋼或，鋼制造。C冷擠壓模具用鋼在冷擠壓進(jìn)程中凹模常常經(jīng)受外衣的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓進(jìn)程中的拉伸應(yīng)力，凸模那么經(jīng)受龐大的壓應(yīng)力。工件在變形進(jìn)程中所產(chǎn)生的熱量也部份地被模具吸收，因此模具材料還需要具有必然的高溫硬度和熱穩(wěn)固性。另外，模具表面往往會產(chǎn)生磨損和擠傷，從而造成工件的尺寸、形狀轉(zhuǎn)變，表面粗糙度上升，使得模具失效。冷擠壓模具所經(jīng)受的載荷取決于被擠壓工件的材料強(qiáng)度和加工硬化程度和工件擠壓進(jìn)程中的變形度。擠壓較軟的鋁合金工件用的小型模具，其凹模能夠采納碳素工具鋼制造；擠壓高強(qiáng)度鋁合金、碳素鋼和低合金鋼工件的冷擠壓凹模，一樣采納中合金模具鋼制造（如等，硬度為HRC56~58）。生產(chǎn)批量不大的冷擠壓凸模和頂桿材料，一樣采納中合金冷作模具鋼制造；關(guān)于生產(chǎn)大量量工件的冷擠壓凸模，為了提高其抗壓強(qiáng)度和耐磨性，一樣選用高合金模具鋼（如，，等）或高速鋼、基體鋼（如、等）制造。良好的潤滑條件是減少冷擠壓模具磨損的要緊方法。關(guān)于黑色金屬冷擠壓產(chǎn)品，常采納磷化加皂化處置來改善潤滑條件。在實際生產(chǎn)中，潤滑條件不妥將造成冷擠壓模具初期失效。當(dāng)擠壓工件專門大時，如擠壓鋼件超過10萬件，擠壓輕合金工件超過50萬件時，有時采納硬質(zhì)合金制造模具鑲塊。當(dāng)擠壓變形抗力很高的合金鋼工件或反擠壓大型環(huán)形的工件時，也能夠采納硬質(zhì)合金制造冷擠壓凸模的鑲塊，凸模的外衣一樣選用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造（熱處置硬度為HRC55~58）。推薦的冷擠壓模具用鋼見表1-1-8。冷擠壓拉伸模具用鋼見表1-1-9。表1-1-8冷擠壓模具用鋼的選擇被擠壓工件材料生產(chǎn)批量/件5X1035X104凸鋁合金，，

模低碳鋼（CW%），，用滲碳合金鋼，鋼凹鋁合金，模低碳鋼（CW%），（氮化），用滲碳合金鋼，（氮化），鋼頂桿鋁合金，，用低碳鋼及滲碳合金鋼，，鋼表1-1-9冷擠壓拉伸模具用鋼的選擇被加工工件材料生產(chǎn)批量/件5X1035X104凸模用鋼鋁合金，，，低碳鋼（C<%）碳鋼(%~%)（氮化）（氮化），高釩高速鋼滲碳合金鋼（氮化）（氮化），高釩高速鋼凹模材料鋁合金，，碳鋼及合金鋼，，，，，（氮化）D沖壓成形模具用鋼沖壓成形是通過彎曲或少量的延伸，將金屬薄板壓制成與模具輪廓相近的工件。沖壓成形模具鋼的選用要依照成形工件的生產(chǎn)批量、工件的材料和厚度、形狀、尺寸、要求的精度等情形來決定。沖壓模具的正常失效，主若是由于磨損。軟的、薄的和強(qiáng)度低的工件成形壓力低、磨損少。反之，模具磨損就會加速。關(guān)于小型沖壓成形模具，一樣多采納高合金模具鋼或鋼制造（硬度為HRC58~62）。關(guān)于易產(chǎn)生表面擦傷的模具能夠進(jìn)行氮化處置。關(guān)于大型工件沖壓用的大型模具，凸模往往采納或鋼制造（硬度為HRC58~62），凹模本體用鑄鐵制造，僅在容易磨損處采納淬硬的，，鋼的鑲塊。為了簡化工藝，也能夠采納經(jīng)局部淬硬的7CrSiMnMoV鋼鑲塊。生產(chǎn)形狀復(fù)雜的、較厚工件的模具可采納高一檔的模具鋼；而形狀簡單、較薄的工件的成形模具，可選擇低一檔的模具材料。硬質(zhì)合金具有很高的耐磨性和抗擦傷性能，可是本錢高、脆、不易加工，一樣僅用于制造重要模具的鑲塊。近幾年來進(jìn)展的鋼結(jié)硬質(zhì)合金、粉末高合金耐磨鋼，如空冷高耐磨粉末模具鋼CPM10V（%C，％Cr，％V，％Mo）具有高耐磨性和高韌性，是很有進(jìn)展前途的冷作模具材料，用以制造模具鑲塊。推薦選用的沖壓成形模具用鋼見表1-1-100表1-1-10薄板冷沖壓成形用模具鋼的選擇質(zhì)量要求生產(chǎn)批量/件被加工工件材料表面粗糙度尺寸偏差/mm102103104105106鋁、銅、黃銅無無環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金合金鑄鐵7CrSiMnMoV鑲塊鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊鋁、銅、黃銅無+環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵7CrSiMnMoV鑲塊鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊

鋁、銅、黃銅低+環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵7CrSiMnMoV鑲塊鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊低碳鋼無無環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金環(huán)氧樹脂金屬聚脂鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵7CrSiMnMoV鑲塊鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊低碳鋼低+鋅合金鋅合金合金鑄鐵Cr5Mo1V，Cr12MoV鑲塊合金鑄鐵Cr12MoV鑲塊NiCr不銹鋼無無環(huán)氧樹脂鋅合金鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵Cr5Mo1V鑲塊Cr12MoV，Cr12Mo1V1鑲塊NiCr不銹鋼，耐熱鋼低+鋅合金鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵Cr12MoV（氮化）鑲塊合金鑄鐵Cr12Mo1V1（氮化）鑲塊低碳鋼（無潤滑）低+鋅合金鋅合金合金鑄鐵合金鑄鐵Cr12Mo1V1（氮化）鑲塊合金鑄鐵Cr12Mo1V1（氮化）鑲塊E拉深模具用鋼拉深模具是使金屬薄板在凸模和凹模之間被拉伸變形，形成與凸模形狀近似的杯狀工件。拉深模具要緊要求抗磨損和抗咬合性能。模具的利用壽命與被拉深薄板的材質(zhì)、厚度，模具的尺寸、形狀、材質(zhì)、硬度、表面狀態(tài)、制造工藝、拉深變形程度、潤滑方式等有關(guān)。當(dāng)拉深有色金屬、碳素鋼薄板時，依照工件的生產(chǎn)批量，可別離選用碳素工具鋼、低合金冷作模具鋼和中合金模具鋼。并依照需要，對部份模具表面進(jìn)行鍍鉻或氮化處置，以防咬合。當(dāng)拉深奧氏體不銹鋼或高鎳合金鋼時，為了避免咬合，除對模具進(jìn)行氮化處置外，有時采納鋁青銅制造凹?；虿杉{硬質(zhì)合金制造凹模鑲塊。

推薦的拉伸模具鋼見表1-1-11。表1-1-11軟鋼薄板減薄拉深模具用鋼選擇工件拉伸減薄率/%生產(chǎn)批量/件103104105106拉①深凸模<25，，25~35，，35~50，，>50，，，，拉深凹模<25，，25~35，，，，35~50，，>50，，，，①為便于脫模，凸模可進(jìn)行鍍銘或氮化處置。F壓印模具用鋼在壓印加工進(jìn)程中，工件坯料和模具間的相對滑動量較小，模具的失效主若是由于磨損和型面凹陷、龜裂等緣故。當(dāng)壓印模具尺寸不大，生產(chǎn)工件批量較小時，可采納碳素工具鋼作為模具材料；當(dāng)模具尺寸較大、形狀復(fù)雜時或生產(chǎn)工件批量大，或進(jìn)行不銹鋼等難變形材料的壓印時，那么可別離選用低合金冷作模具鋼、空淬微變形鋼和、、、等中高合金冷作模具鋼或高速鋼制造，熱處置硬度為HRC59~61。當(dāng)采納高合金冷作模具鋼或高速鋼制造壓印模具時，可依照需要對模具進(jìn)行鍍鉻處置或采納鑲塊模具。關(guān)于利用進(jìn)程中易于產(chǎn)生裂紋的壓印模具，也能夠采納熱作模具鋼制造，以提高其韌性，硬度為HRC50~54。粉末高速鋼和高合金粉末冶金模具鋼也能夠用作長壽命壓印模具鑲塊材料。推薦的壓印模具用鋼見表1-1-12。表1-1-12壓印模具用鋼的選擇被加工工件材料生產(chǎn)批量/件103104105鋁合金，，銅合金，，低碳鋼，，，，，合金結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼耐熱鋼二、熱作模具鋼A鍛壓模具用鋼用于熱模鍛壓力機(jī)和模鍛模具，包括模塊，鑲塊及切邊工具。錘鍛模受強(qiáng)烈的沖擊載荷；模鍛壓力機(jī)速度緩慢，沖擊載荷較輕，但由于模具與熱坯接觸時刻長，工作溫度較高，熱疲勞也較嚴(yán)峻。模具失效的要緊緣故是受力過大、過熱、磨損和熱疲勞。關(guān)于大多數(shù)模鍛錘和鍛造壓力機(jī)用的鍛模模塊，其工作硬度一樣不大于HRC50；而在機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行高溫合金鍛造用的模具，由于被鍛造材料熱強(qiáng)性高，那么往往采納鉻鉬系合金模具鋼。鍛造模具一樣截面較大，應(yīng)選用淬透性較高的鋼種，以提高模塊心部的性能。鍛造壓力機(jī)經(jīng)受的沖擊載荷較低，但往往經(jīng)受更高的工作溫度，因此鍛造壓力機(jī)用模具一樣采納熱強(qiáng)性較高、合金含量較高的熱作模具鋼，其工作硬度也較高；而模鍛錘用的鍛模，經(jīng)受沖擊載荷較高，工作溫度較低，因此多項選擇用合金含量較低、沖擊韌性高的鋼種，相應(yīng)地多采納較低的工作硬度。與模鍛關(guān)聯(lián)的修整工序，當(dāng)進(jìn)行熱修整時，往往采納或制造修整用的模具，當(dāng)進(jìn)行冷修整時那么采納，或鋼制造修整模具。大型熱鍛模具要消耗很多的模具材料，其材料費(fèi)用在模具本錢中占較高的比例，因此鋼種選擇時，應(yīng)慎重考慮模具材料的費(fèi)用。為了提高熱作模具的利用壽命，往往選擇純凈度高、等向性好、通過爐外精煉、電渣重熔和多向鍛造的高質(zhì)量模具鋼。鍛模模塊用鋼的選擇見表1-1-13，切邊模具用鋼見表1-1-14。表1-1-13鍛模模塊及鑲塊用鋼的選擇被鍛造材料生產(chǎn)批量/件鍛錘模塊鍛造壓力機(jī)模塊1X102~1X104件>1X104件1X102~1X104件>1X104件碳鋼和低合金鋼,,,,

,整體(HB341~375)整體(HB369~388);或鑲塊(HB405~433)整體(HB388~429);或鑲塊(HB405~433)整體(HB388~429);或鑲塊(HB405~433)不銹鋼和耐熱鋼,整體(HB341~375);或鑲塊(HB429~448)整體(HB369~388);或鑲塊(HB429~448)整體(HB388~429);或鑲塊(HB429~448)整體(HB388~429);或鑲塊(HB429~534)鋁合金、鎂合金,,(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或(HB405~433)(HB341~375)或，(HB429~448)銅合金4Cr3Mo3SiV(HB405~433)4Cr3Mo3SiV(HB405~433)4Cr3Mo3SiV(HB405~433)(HB429~448)表1-1-14切邊模具用鋼選擇被切邊工件材料冷切邊模具熱切邊模具一般用精密切邊用凸模刃口凸模刃口凸模刃口

碳素鋼及合金鋼4不銹鋼及耐熱鋼----(HB388~429).58~60輕合金和銅合金(HRC58~60)(HRC58~60)8B熱擠壓模具鋼很多有色金屬和鋼的型材、管材和異型材是采納熱擠壓工藝成形的。熱擠壓模具是在高溫、高壓、磨損和熱疲勞等惡劣條件下服役的。熱擠壓是塑性的金屬坯料在壓力的作用下通過擠壓模具型腔形成所要求形狀的型材或管材的進(jìn)程。經(jīng)常使用金屬熱擠壓坯料的溫度見表1-1-15。表1-1-15經(jīng)常使用金屬的熱擠壓坯料加熱溫度范圍金屬種類坯料加熱溫度范圍/°c鉛合金90~260鎂合金340~430鋁合金340~510銅合金650~1100鈦合金870~1040鎳合金1100~1260鋼1100~1260熱擠壓模具要緊由擠壓筒、壓頭、擠壓頂頭、墊塊、凹磨和心棒（用于擠壓管材）等要緊部件組成。熱擠壓模具的失效，主若是破裂、磨損、沖洗侵蝕、過熱和熱疲勞裂紋等緣故造成的。當(dāng)進(jìn)行輕合金擠壓時，凹模墊塊和心軸材料要緊采納鉻鉬系中合金熱作模具鋼、鋼等，熱處置硬度為HRC45~50。心棒頭及鑲塊那么采納通用高速鋼和等，熱處置為HRC55~60。壓力筒一樣采納中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，硬度為HRC35~40；壓力筒內(nèi)襯材料那么采納、等，熱處置硬度為HRC42~47。銅和銅合金熱擠壓模具，凹模和墊塊材料那么采納，，等鋼種，心棒材料仍采納，鋼種。當(dāng)擠壓含鎳量較高的銅鎳合金時，心棒頭及鑲塊有時采納鎳基高溫合金制造，擠壓筒襯有時采納鐵基高溫合金制造。熱擠壓鋼的模具材料，凹模選用加鑲塊，墊塊那么選用和和或鎳基高溫合金。心棒仍用、等鋼種，擠壓筒和內(nèi)襯材料那么選用和鋼種。擠壓模具的壽命與所擠壓的材料、擠壓比緊密相關(guān)，當(dāng)加工變形拉力大的金屬材料或在高擠壓比的情形下，凹模和心棒的壽命大為縮短。模具的潤滑條件和冷卻對模具壽命有專門大的阻礙。另外，對在高溫條件下磨損情形嚴(yán)峻的熱擠壓模具，專門是擠壓復(fù)雜形狀工件的模具，有時采納高熱強(qiáng)性的奧氏體型熱強(qiáng)模具鋼和特種材料的鑲塊模具，特種鑲塊材料包括特種硬質(zhì)合金、氧化鋁及氧化鋯陶瓷材料等。熱擠壓模具用鋼的選擇見表1-1-16。表1-1-16熱擠壓模具用鋼選擇被熱擠壓工件的材料鋁、鎂合金銅和銅合金鋼

模具名稱模具材料硬度(HRC)模具材料硬度(HRC)模具材料硬度(HRC)凹模,47~51,,,42~4444~48凹模墊塊及凹模壞46~5040~4440~44心棒,46~5046~5046~50心棒頭及鑲塊55~60鎳基高溫合金44~50擠壓缸內(nèi)套,42~4742~4742~47墊塊40~4440~4440~44C壓鑄模具用鋼壓鑄模具在服役條件下不斷經(jīng)受高速、高壓噴射、金屬的沖洗侵蝕和加熱作用，因此要求模具材料應(yīng)具有良好的抗熱疲勞性、紅硬性和抗高溫液態(tài)金屬的沖洗、侵蝕性能，而且應(yīng)具有較好的工藝性能。壓鑄模具材料，主若是依照壓鑄工件材料、壓鑄模的工作溫度和浸蝕程度進(jìn)行選擇。當(dāng)壓鑄鋅合金時，由于模具的工作溫度較低，一樣采納預(yù)硬態(tài)（約HB300）的塑料成形用模具鋼。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，那么采納，其利用硬度為HRC45左右。鋁鎂等輕合金壓鑄模具，一樣采納鋼，熱處置硬度為HRC45~50。銅合金壓鑄模具，由于工作溫度較高，那么采納高合金熱作模具鋼，，熱處置硬度為HRC45左右。為了提高模具的抗侵蝕性能，模具可采納氮化處置，或采納耐蝕模具鋼，如前蘇聯(lián)推薦的銅合金壓鑄模具用鋼2X9B6，18X12BMBOP等。為了減少模具的磨損和幸免模具在利用進(jìn)程中的過熱，適當(dāng)?shù)臐櫥屯ㄋ鋮s也是提高模具利用壽命的有效方法。為了減少模具的熱疲勞損壞，有時采納馬氏體時效鋼制造壓鑄模的型芯。壓鑄模具鋼的選擇可參考表1-1-17。表1-1-17壓鑄模具用鋼選擇壓鑄工件的材料模具用鋼使用硬度（HRC）鋅合金（中、小批量生產(chǎn)）30~32鋅合金（大批量生產(chǎn)）44~46鋁合金、鎂合金,45~4845~48銅合金44~4844~4844~4844~48D超塑成形用模具材料當(dāng)利用金屬的超塑性進(jìn)行壓力成形時，專門是用于熱強(qiáng)性高的難成形材料如鈦合金、鎳基高溫合金的超塑成形時，就需要將模具在加工進(jìn)程中加熱并精準(zhǔn)維持在與鍛件相同的超塑性溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行等溫鍛造?，F(xiàn)在模具經(jīng)受的變形抗力較小，而且能夠取得尺寸精度很高的工件。等溫鍛造鈦合金的超塑性溫度為900~980°C左右，鎳基合金的超塑性溫度為950~1100°C左右。由于模具的工作溫度很高，要求模具材料具有很高的熱強(qiáng)化性、抗氧化性能和抗熱疲勞性能。鈦合金超塑成形模具，一樣采納鎳基高溫合金制造，如TN-100高溫合金等。鎳基高溫合金的超塑成形溫度往往在1000C以上，開始多采納難熔合金并含少量鈦、鋯的鉬基合金TZM制造，可是鉬基合金在高溫下極易氧化，要求在真空下進(jìn)行鍛造，這就使得鍛造工藝和裝備極為復(fù)雜，需要大量投資，而且生產(chǎn)率很低。進(jìn)幾年來日今日立金屬株式會社成功地研究了用于鎳基合金等溫鍛造的鎳基鑄造模具材料Nimowal，其在1050C的高溫強(qiáng)度與鉬基難熔合金TZM相近，而且抗氧化性良好，能夠在大氣下對IN-100鎳基高溫合金進(jìn)行等溫鍛造。3、塑料模具用鋼塑料模具用鋼在塑料零件成形模具中，被壓制的塑料種類、生產(chǎn)的批量、工件的復(fù)雜程度、尺寸精度和表面粗糙度等質(zhì)量要求是決定塑料模具用鋼選擇的要緊因素。塑料大致分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩大類，每類又分為不同的品種。由于壓制塑料的品種不同，和對塑料制品的尺寸、形狀、精度、表面粗糙度等的不同要求，對塑料模具用鋼的耐磨性、抗侵蝕性、耐熱性、耐壓性、磁學(xué)性能、微變形和鏡面拋光性能等有不同的要求。A通用型塑料模具用鋼通用型塑料模具用鋼用于生產(chǎn)通用型塑料（如聚乙烯、聚丙烯）工件的模具。當(dāng)生產(chǎn)批量較小，尺寸精度和表面粗糙度無特殊要求而且模具截面不大時，能夠采納碳素結(jié)構(gòu)鋼、或低碳鋼10、20鋼制造，前者采納調(diào)質(zhì)或正火處置，后者采納滲碳加淬回火處置。低碳鋼由于變形抗力低、塑性好，要緊利用于采納