冲压模具作业零件资料的要求
冲压模具作业时要接受冲击、振荡、冲突、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下作业（如冷揉捏），作业条件杂乱，易发作磨损、疲倦、开裂、变形等现象。因而，对模具作业零件资料的要求比一般零件高。
因为各类冲压模具的作业条件不同，所以对模具作业零件资料的要求也有所差异。
1.冲裁模资料的要求
关于薄板冲裁模具的作业零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为避免模具开裂或崩刃 ，还应具有高的开裂抗力、较高的抗弯强度和耐性。
2. 拉深模资料的要求
要求模具作业零件资料具有超卓的抗粘附性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、必定的强耐性以及较好的切削加工功用，并且热处理时变形要小。
3. 冷揉捏模资料 的要求
要求模具作业零件有高的强度和硬度、高耐磨性，为避免冲击折断，还要求有必定的耐性。因为揉捏时会发作较大的升温，所以还应具有必定的耐热疲倦性和热硬性
11.2.2 冲压模具资料的品种及特性
制作冲压模具的资料有钢材、硬质合金、 钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子资料等等。现在制作冲压模具的资料绝大部分以钢材为主，常用的模具作业部件资料的品种有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳 高铬或中 铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、 钢结硬质合金 等等。
1. 碳素工具钢
在模具中运用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，利益为加工功用好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载才华较低。
2. 低合金工具钢
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上参加了适量的合金元素。与碳素工具钢比较，减少了淬火变形和开裂倾向，行进了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制作模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
3. 高碳高铬工具钢
常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载才华仅次于高速钢。但碳化物偏析严峻 ，有必要进行重复镦拔 （轴向镦、径向拔）改 锻，以下降碳化物的不均匀性，行进运用功用。
4. 高碳中铬工具钢
用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它们的含铬量较低， 共晶碳化物 少，碳化物散布均匀，热处理变形小，具有超卓的淬透性和规范稳定性。与碳化物偏析相对较严峻的高碳高铬钢比较，功用有所改进。
5. 高速钢
高速钢具有模具钢中最高的 的 硬度、耐磨性和抗压强度，承载才华很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为行进耐性开发的 降碳降钒 高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。高速钢也需求改 锻 ，以改进其碳化物散布 。
6. 基体钢
在高速钢的基本成分上添加少数的其它元素，恰当增减含碳量，以改进钢的功用。这样的钢种总称基体钢。它们不只有高速钢的特征，具有必定的耐磨性和硬度，并且抗疲倦强度和耐性均优于高速钢，为高强 耐性冷作模具钢 ，资料本钱却比高速钢低。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。
7. 硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何品种的模具钢，但抗弯强度和耐性差。用作模具的硬质合金是 钨钴类 ，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用 含钴量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用 含钴量较高 的硬质合金。
钢结硬质合金 是以铁粉参加少数的合金元素粉末（如铬、 钼 、钨、钒等）做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相 ，用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金 的基体是钢，打败了硬质合金耐性较差、加工困难的缺点，能够切削、焊接、铸造和热处理。 钢结硬质合金含有许多的碳化物，尽管硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达 68 ~ 73HRC。
11.2.3 冲压模具资料的选用及热处理要求
一. 冲裁模具资料的选用及热处理要求
选用冲裁模具资料应考虑工件出产的批量，若批量不大就没有必要挑选高寿数的模具资料；还应考虑被冲工件的资料，不同资料适用的模具资料亦有所不同。关于冲裁模具，耐磨性是挑选模具寿数的重要要素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的情况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优顺次 为碳素工具钢 — 合金工具钢 — 基体钢 — 高碳高铬钢 — 高速钢 — 钢结 硬质合金 — 硬质合金。
此外还有必要考虑工件的厚度、形状、规范巨细、精度要求等要素对模具资料挑选的影响。
1.传统模具用钢
长期以来，国内薄板冲裁模用钢为 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。
其间 T10A 为碳素工具钢，有必定强度和耐性。但耐磨性不高，淬火简略变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简略、规范小、数量少的冲裁模具。
T10A 碳素工具钢的热处理工艺为： 760~810 ℃水或油 淬， 160~180 ℃ 回火，硬度 59~62HRC 。
CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金钢种，淬火操作简练，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。但耐磨性和耐性仍较低，运用于中等批量、工件形状较杂乱的冲裁模具。 CrWMn 钢的热处理工艺为：淬火温度 820~840 ℃ 油冷 ，回火温度 200 ℃，硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 钢的热处理工艺为：淬火温度 780~820 ℃ 油冷 ，回火温度 150~200 ℃，空冷，硬度 60~62HRC 。留神 回火温度在 200~300 ℃规划有回火脆性和显着体积胀大，应予避开。
Cr12 和 Cr12MoV 为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量出产的模具，如硅钢片冲裁模。但该类钢种存在碳化物不均匀性，易发作碳化物偏析，冲裁时简略呈现崩 刃 或开裂。其间， Cr12 含碳量较高，碳化物散布不均比 Cr12MoV 严峻，脆性更大一些。
Cr12 型钢的热处理工艺挑选取决于模具的运用要求，当模具要求比较小的变形和必定耐性时，可选用低温淬火、回火（ Cr12 为 950~980 ℃淬火， 150~200 ℃回火； Cr12MoV 为 1020~1050 ℃淬火， 180~200 ℃回火 ）。若要行进模具的运用温度，改进其淬透性和红硬性，可选用高温淬火、回火 （ Cr12 为 1000~1100 ℃淬火， 480~500 ℃回火； Cr12MoV 为 1110~1140 ℃淬火， 500~520 ℃回火 ）。
高铬钢在 275~375 ℃区域有回火脆性，应予避免。
2.常用模具新钢种
为了补偿传统模具钢种功用的短少，国内开发或引进了以下功用较好的冲压模具用钢：
（ 1 ） Cr12Mo1V1 （代号 D2 ）钢 为仿美国 ASTM 规范中的 D2 钢引进 的钢种，属 Cr12 型钢。因为 D2 钢中 Mo 、 V 含量添加，细化了晶粒，改进了碳化物的散布情况，因而 D2 钢的强耐性（冲击韧度、抗弯强度、挠度）比 Cr12MoV 钢有所行进，耐磨性和抗回火稳定性也比 Cr12MoV 更高。可用深冷处理，行进硬度并改进规范稳定性。用 D2 钢制作的冲裁模具寿数要高于 Cr12MoV 钢模具。
D2 钢的铸造功用和热塑成形性比 Cr12MoV 钢略差，机械加工功用和热处理工艺与 Cr12 型钢类似。
（ 2 ） Cr6WV 钢 为高 耐磨微 变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低于 Cr12 型钢，碳化物的散布情况较 Cr12MoV 均匀，具有超卓的淬透性。热处理变形小，机械加工功用较好。抗弯强度、冲击韧度优于 Cr12MoV ， 仅仅耐磨性略低于 Cr12 型钢。用于接受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果好于 Cr12 型钢。
钢的常用热处理工艺为：淬火温度9701 ~ 000℃，一般可热油或硝盐分级淬火冷却，规范不大的部件可采用空冷。淬火后应立即回火，回火温度160210 ~ ℃，硬度 58 ~ 62HRC。
（ 3 ） Cr4W2MoV 钢 也是高 耐磨微 变形高碳中铬钢，替代 Cr12 型钢而研发的钢种，碳化物均匀性好，耐磨性高于 Cr12MoV ，适于制作形状杂乱、规范精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。
Cr4W2MoV 钢的热处理工艺：要求强度、耐性较高时，选用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度 960~980 ℃，回火温度 280~320 ℃，硬度 60~62HRC 。要求热硬性和耐磨性较高时，选用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度 1020~1040 ℃，回火温度 50 0~540 ℃，硬度 60~62HRC 。
（ 4 ） 7CrSiMnMoV( 代号 CH-1) 钢 为 空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢，能够运用火焰进行部分淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度（ 800~1000 ℃ ），具有超卓的淬透性和 淬硬性 （可达 60 HRC 以上），强度和耐性较高，崩 刃 后能补焊。可替代 CrWMn 、 Cr12MoV 钢，制作形状杂乱的冲裁模。 CH-1 钢的推荐热处理工艺：淬火温度 900~920 ℃， 油冷 ， 190~200 ℃ 回火 1~3 小时，硬度 58~62 HRC 。
（ 5 ） 6CrNiSiMnMoV( 代号 GD) 钢 为高耐性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性较高。其强耐性显着高于CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或开裂。特别适用于细长、薄片状 凸模及 大型、形状杂乱、薄壁凸凹模。
GD 钢的推荐热处理工艺：淬火温度 870~930 ℃（ 900 ℃ 最佳 ），盐浴炉加热（ 45s/mm ）， 油冷或 空冷、风冷 ， 175~230 ℃ 回火 2 小时，硬度 58~62 HRC 。因为空冷即可淬硬 ，也可选用火焰加热淬火。
（ 6 ） 9Cr6W3Mo2V2( 代号 GM) 钢为高耐磨高强 韧 合金钢，各项工艺功用超卓，其耐磨性、强耐性、加工功用均优于 Cr12 型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位 级进模等 精细模具，是较志向的耐磨、精细冲压模具用钢。
GM 钢的热处理工艺：淬火温度 1080~1120 ℃，硬度 64~66HRC 。 回火温度 540~560 ℃，回火二次。
（ 7 ） Cr8MoWV3Si ( 代号 ER5) 钢 属高耐磨高强韧合金钢，具有较好的电火花加工功用，强度、耐性、耐磨性都优于 Cr12 型钢，适用于大型精细冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次 刃 磨寿数为 21 万次，总寿数高达 360 万次，是现在合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿数水平。
ER5 钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强耐性的模具，选用 1150 ℃ 淬火， 520~530 ℃ 回火 3 次； 对重载执役条件下的模具，选用 1120~1130 ℃ 淬火， 550 ℃ 回火 3 次。
3 ．硬质合金及钢结硬质合金
当工件的批量极大时，能够考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金 或钢结硬质合金 。用作模具资料的硬质合金为 钨钴类 ，跟着 含钴量的添加，耐性及抗弯强度行进而硬度下降。关于接受冲击力较小的模具，能够选用 含钴量较低 的 YG10X ；接受冲击力中等或较大的模具，能够选用含钴量较高 的 YG15 或 YG20 。硬质合金的缺点为耐性较差、难以加工，作为模具的作业部件能够规划为镶拼结构。 钢结硬质合金的功用介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，能够用于制作杂乱的高寿数模具。用作冲裁模 的钢结硬质合金 有 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等。
厚板冲裁模具
厚板冲裁模接受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩 刃 和开裂，所以要求模具资料应具有高的耐磨性和强耐性。
传统模具用钢传统的重载冲裁模具钢种主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、
W6Mo5 Cr4V2 等。
其间 T8A 为碳素工具钢，尽管淬透性、耐性比 T10A 钢有所改进，但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模。 T8A 工具钢的热处理工艺为： 790~820 ℃水或油 淬， 160~180 ℃ 回火，硬度 58~61HRC 。
W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2为高速工具钢，具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，但耐性较低，作业时有可能发作崩 刃或开裂，并且价格较贵。主张选用低温淬火、快速加温淬火等工艺方法来改进其耐性。关于工件批量较大的厚板冲裁模，能够用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2钢做 凸 模，Cr12MoV 钢做凹模 。
W18Cr4V 钢的推荐热处理工艺： 1220~1250 ℃ 淬火； 550~570 ℃ 回火 3 次。
W6Mo5Cr4V2 钢的推荐热处理工艺： 1160~1200 ℃ 淬火 ： 550~570 ℃ 回火 3 次。
3. 常用模具新钢种
为了打败高速工具钢的缺点，行进运用寿数，重载冲裁模具可选用 降碳降钒 高速钢6 W6Mo5 Cr4V（6W6）和以高速钢成分为基础，添加少数的其它元素构成的高强耐性模具钢 — 基体钢，如 65Nb钢、LD钢、012AL钢、CG-2 钢等等 。
（ 1）6 W6Mo5 Cr4V (6W6)钢 为高强耐性高速钢，因为下降了碳化物的含量和散布均匀性，使其在坚持硬度和耐磨性的一起，抗弯强度、冲击耐性和塑性都有显着行进，尽管耐磨性略低，仍可用低温 氮碳共渗行进 外表硬度和耐磨性。其热处理工艺和高速钢W6Mo5Cr4V2类似。
（ 2 ） 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 钢 65Nb 钢取自 W6Mo5CrV2 钢正常 淬火后的基本成分，碳含量比高速钢低，碳质量 分数 的中限为 0.65% ，故名 65Nb 。各合金元素在钢中的效果和在高速钢中类似， 另参加 3% 的 Nb 可构成高稳定性的碳化物 NbC ，能有用阻遏奥氏体晶粒长大，改进钢的力学功用和工艺功用。这种钢具有较好的耐磨性和较强的高温耐性，能够替代 Cr12MoV 、 W18Cr4V 钢，用于重载冲裁模和冷揉捏模、 冷镦模 。
65Nb 钢铸造和退火工艺功用超卓，热处理温度规划宽，淬火温度能够在 1080~1180 ℃，回火温度在 520~600 ℃之间挑选。当选用比 W6Mo5CrV2 钢正常 淬火温度低的温度淬火后，其组织 为在碳含量 较低的马氏体基体上均匀 散布有细粒状未溶碳化物。经过热处理参数的调整，能够得到不同的强度、耐性、耐磨性协作，以适宜不同模具的功用要求。 65Nb 钢的热处理工艺： 1080~1180 ℃盐浴炉加热（ 15~20s/mm ）油 淬， 520~560 ℃ 回火 2 次，硬度 57~63 HRC 。
（ 3 ） 7Cr7Mo2V2Si (LD) 钢 LD 钢含碳、 含钴量高于 65Nb ，含钒量也较高。 钒可细化 晶粒，行进耐磨性。因而其抗压、抗弯强度和耐磨性均高于 65Nb 因为具有超卓的强耐性和耐磨性，因而适于制作各种重载模具。
LD 钢的推荐热处理工艺： 850 ℃预热， 1100~1150 ℃ 淬火； 油冷后 530~570 ℃ 回火 2~3 次，每次 1~2 小时，硬度 57~63 HRC 。
（ 4 ） 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 钢 012AL 钢中参加质量分数为 0.3~0.7% 的铝，意图是为了细化晶粒，行进钢的冲击耐性和热加工塑性，加 Si 则为了强化基体。 012AL 钢强耐性高，归纳功用好，通用性强，是冷、热兼用型模具钢。其抗弯强度及挠度高于 W18Cr4V 高速钢，替代高速钢作模具时很少发作折断现象。能够用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具。
012AL 钢的推荐热处理工艺： 1090~1120 ℃盐浴炉加热（ 30s/mm ）油 淬， 510 ℃ 回火 2 次， 每次油冷 2 小时 ，硬度 60~62 HRC 。
（ 5 ） 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 钢 CG-2 钢在成分中加 Ni ，强化了基体，改进了耐性和高温功用。一起添加 Mo 减少 W ，以下降碳化物的偏析。 CG-2 钢具有高的强度和强耐性，在热处理到高硬度时仍能坚持超卓的耐性，较好地处理了高硬度与耐性的合理协作。但铸造塑性较差，退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具。
CG-2 钢的热处理工艺：淬火温度 1100~1140 ℃加热（ 20s/mm ）， 油冷 ， 540 ℃ 回火 2 次，每次 2 小时，空冷，硬度 60~62 HRC 。
二. 拉深模具资料的选用及热处理要求
表 11.2.1 各种板料适用的 拉深模资料
因为拉深模具的失效主要为粘附磨损和磨粒磨损，并以粘附磨损为主。因而选用的模具资料有必要具有较高的耐磨性和抗粘附功用，以及满意的强度。按被拉深资料 考虑适用的拉 深模资料 能够参看表 11-1 。选用时还应考虑被拉深资料的板料厚度、 拉深件的 规范形状以及出产批量的巨细等要素。
（一） 轻载拉深（拉深薄钢板和 铜、 铝合金）时的模具资料
出产批量较小时，关于形状简略的筒形 浅拉深件 ，可选用 T8 、 T10 钢； 关于形状杂乱的中小型件，选用 CrWMn 、 9Mn2V 。
中批量出产或出产批量较大时，选用 Cr12MoV 。
出产批量很大时，选用硬质合金 或钢结硬质合金 。
（二）重载拉深（拉深重钢板、反拉深、变薄拉深）时的模具资料
出产批量较小时，可选用 T10 、 CrWMn 。
出产批量较大时，选用 Cr12MoV 以及 GM 钢。 GM 钢的强度和耐性高于高速钢、 Cr12MoV ；抗粘附磨损和磨粒磨损才华显着优于基体钢和 Cr12MoV ，在拉 深模方面 已得到较好运用。
出产批量很大时，考虑选用硬质合金 或钢结硬质合金 。
（三）拉深不锈钢、 高镍合金钢 、耐热钢板的模具资料
拉深这类资料时，简略发作粘赞同拉毛，首选模具资料为铝青铜。
出产批量较小时，可选用铝青铜、 T10A （镀硬铬，留神选用镀硬铬工艺时镀层不能太厚，以防拉深时坠落）。
出产批量较大时，选用铝青铜、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 （外表渗氮）。
出产批量很大时，选用硬质合金。
（四）大型 拉深件 、轿车掩盖件的拉深模具资料
能够选用合金铸铁或高强度球墨铸铁。球墨铸铁能够浸入润滑油，组织中的石墨具有自润滑效果，能有用地减轻拉深中的冲突，并且本钱较低、简略加工。
高强度球墨铸铁能够选用双介质推迟冷却马氏体等温淬火，以取得较高的强度和耐性，硬度为 55~58 HRC 。先将模具缓慢预热后再加热至 880~900 ℃，保温后先空气预冷，然后盐水 淬冷至 550 ℃左右即转入 油冷，当模温 降至 250 ℃左右，放入 180~200 ℃的热油中等温坚持 2~3 小时，再将油温降至 170 ℃左右等温 5~7 小时，毕竟转入空冷。
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