冷作模具钢和热作模具钢的区别

  料种类及浇注温度有关.如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃ 以上.这样高的使用温

  度会使模腔表面硬度和强度明显降低,在使用中易发生打垛.为 此．对热模具钢的基本使用

  性能要求是热塑变抗力高,包括高温硬度和高温强度、高的热塑 变抗力,实际上反映了钢的

  高回火稳定性.由此便能够找到热模具钢合金化的第一种途径,即 加入Cr、W、Si．等

  钢提出了第二个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力.一 般说来,影响钢的热疲劳抗

  力的因素主要有： ①钢的导热性.钢的导热性高,可使模具表层金属受热程度降低,从

  而减小钢的热疲劳倾向性.一般认为钢的导热性与合碳量有关,含 碳量高时导热性低,所以

  热作模具钢不宜采用高碳钢.在生产中一般会用中碳钢（C0.3％ 5~0.6％）合碳量

  9Mn2V等低合金刃具钢.这些钢在油中的淬透直径大体上可达 40mm以上.其中9M

  n2V钢是我国近年来发展的一种不含Cr的冷作模具用钢．可代替 或部分代替含Cr的钢

  . 9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、 脱碳倾向性比

  9SiCr钢小,而淬透性比碳素工具钢大．其价格只比后者高约30％ 因此是一个值得推

  合金元素能大大的提升钢的回火稳定性. （2）模腔表层金属产生热疲劳（龟裂）.热模的

  工作特点是具有间歇性．每次使热态金属成形后都要用水、油、 空气等介质冷却模腔的表面

  .因此．热模的工作状态是反复受热和冷却,从而使模腔表层金属 产生反复的热胀冷缩,即

  反复承受拉压应力作用．其结果引起模腔表面出现龟裂,称为热 疲劳现象,由此,对热模具

  作模具的工作条件 热作模具包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类.如前所述．热作 模具

  工作条件的主要特征是与热态金属相接触、这是与冷作模具工作 条件的主要区别.因此会带

  来以下两方面的问题： （l）模腔表层金属受热.通常锤锻模工作时．其模腔表面温度

  可达300~400℃以上热挤压模可达500一800℃以上；压铸模模 腔温度与压铸材

  的力学性能要求比较高,特别是对塑变抗力及韧性要求比较高；二是 锤锻模的截面尺寸较大（＜

  400mm）故对钢的淬透性要求比较高,以保证整个模具组织和性能 均匀. 常用锤锻楼

  MnMoSiV等.不一样的锤眼模应选用不同的材料.对特大型或大 型的锤锻模以5C

  00℃）及低温或中温回火处理；作热模时则采用较高的淬火温 度（一般为950一100

  0℃）及高温回火处理. （3）压铸模用钢.从总体上看,压铸模用钢的使用性能要求

  与热挤压模用钢相近,即以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗 力为主.所以通常所选用的

  钢种大体上与热挤模用钢相同．如常采用4CrW2Si．和 3Cr2W8V等钢.但又有

  广使用的钢种. 但9Mn2V钢也存在一些缺点如冲击韧性不高,在生产使用中发现 有

  碎裂现象．另外回火稳定性较差,回火温度一般不超过180℃在 200℃回火时抗弯强度

  及韧性慢慢的出现低值. 9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为缓和的淬火介质中

  淬火.对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具,可采用 奥氏体等温淬火. （

  回火温度（240一270℃回火）这样有助于充分消除淬火应力使 叽提高．而又不致降低

  硬度；②加入W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性. 常用的高韧性冷作模具用

  能潜力的途径 在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时,一个很突出的问题是钢的 脆性

  热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等热作模具钢．其化 学成分如表

  4.16所示. 其中4CrW2Si．既可做冷作模具钢,又可做热作模具钢．由于用

  途不同,可采用不一样热处理方法.作冷模时采用较低的淬火温度 （8709

  A、T10A、T12A等碳素工具钢制造.这类钢的优点是；可加工性 好、价格便宜、来

  源容易.但其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大.因此,只 适于制造一些尺寸小、

  形状简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷 像模等. （2）尺寸大

  、形状复杂、轻负荷的冷作模具.常用的钢种有9SiCr、CrWMn、 GCr15及

  由于形状复杂易于产生应力集中,所以要求具有较高的韧性；模 具尺寸大、形状复杂．所以

  要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性.总之,冷作模具钢 在淬透性、耐磨性与韧性

  等方面的要求要较刃具钢高一些．而在红硬性方面却要求较低或 基本上没要求（因为是冷态

  成形）,所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种,例如,发 展了高耐磨、微变形冷

  作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等.下面结合有关钢种选用进 一步说明. 2.钢种选

  择 通常接冷作模具的使用条件,可以将钢种选择分为以下四种情况： （1）尺寸小

  、形状简单、轻负荷的冷作模具.例如．小冲头,剪落钢板的剪刀 等可选用T7A、 T8

  常报废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失 效的. 冷作模具钢与刃

  具钢相比．有许多共同点.要求模具有高的硬度和耐磨性、高的 抗弯强度和足够的韧性,以

  保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加I工艺 复杂．而且摩擦面积大．磨

  损可能性大．所以修磨起来困难.因此要求具有更高的耐磨化模 具工作时承受冲压力大．又

  模具（落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀）、冷镦模和冷挤压模、 压弯模及拉丝模等

  .冷作模具钢的工作条件及性能要求 冷作模具钢在工作时．由于被加工材料的变形抗力

  比较大,模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩 擦力.因此,冷作模具的正

  寿命比Cr12MoV钢提高1~3倍以上但此钢锻造温区范围较窄,锻 造河县开裂．应严

  格控制锻造温度和操作规认Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬 火变形小、淬透性

  钢．其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大的改善. 二、热作模具钢 1.热

  金压铸模．多采用3Cr2W8V钢. 近年来．随着黑色金属压铸工艺的应用,多采用

  高熔点的铝合金和镍合金．或者对3Cr2W8V钢进行Cr-Al-SI三元 共渗,用以

  用性能要求均以高耐磨性为主为此均采用高碳过共析钢乃至荣氏 体钢.而对有的冷作模具加

  切边楼、冲裁模等．其对口单薄．使用时又受冲击负荷作用则应 以要求高的冲击韧性为主.

  为了解决这一矛盾．可采取以下措施．①降低合碳量．采用亚共 折钢．以避免由于一次及二

  次碳化物而引起钢的韧性下降；②加入Si．、Cr等合金元素．以 提高钢的回火稳定性和

  小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢. （2）热挤压模用钢,热挤压模的工作特点

  是加载速度较慢,因此,模腔受热温度比较高,通常可达500一800℃. 对这类钢的使用

  性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性）和高的耐热疲 劳性能为主.对ak及淬透

  3）尺寸大、形状复杂重负荷的冷作模具.须采用中合金或高合金 钢．如Cr12Mo、

  来用高速钢做冷作模具的倾向巴日趋增大、但应指出,此时已不 再是利用高速钢所特有的红

  硬性长处．而用它的高淬透性和高耐磨性.为此．在热处理工艺 上也应有所区别. 选用

  过低．会导致钢的硬度和强度下降．也是不利的. ②钢的临界点影响.通常钢的临界点

  （Acl）越高．钢的热疲劳倾向性越低.因此．一般通过加入合金 元素Cr、W、Si、

  引来提高钢的临界点.来提升钢的热疲劳抗力. 2.常用热作模具用钢 （1）锤

  锻模具钢.一般说来,锤锻模用钢有两个问题比较突出一是工作时 受冲击负荷作用．故对钢

  制造黑色金属压铸模.最近国内外还正在试验采取高强度的铜合 金作黑色金属的压铸模材料

  高速钢做冷模具时．应采用低温淬火．以提高韧性.例如 W18Cr4V钢做刃具时常用

  的淬火温度为1280-1290℃.而做冷作模具时,则应采用1190℃的 低温淬火.

  又如 W6Mo5Cr4V2钢．采用低温淬火后可使寿命大幅度的提升、特 别是显著减少了折

  损率. 〔4)受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具.如上所述．前三类冷作 模具用钢的使

  大．使用中易开裂.为此,必须用充分锻打的方法细化碳化物．除 此之外应发展新钢种.发

  展新钢种的着眼点,应是降低钢的含碳量及碳化物形成元素的数 量.近年来国内研制并推广

  以下几种新钢种、如表4.11所示. Cr4W2MoV 钢具有高硬巨、高耐磨性和

  淬透性好等优点．并具有较好的回火稳定性及综合力学性能．用 干制造硅钢片冲模等．可使