冷变形模具钢的选材与热处理要求
随着机械加工工业的发展,生产中依靠冷作模制造的零件慢慢的变多,使用的冷变形模具种类慢慢的变多。冷体积模锻(冷镦、冷挤压、压印等);板料冲压(如拉伸、落料、切边、冲孔等);材料轧制(冷轧、轧轮成型等)。虽然冷变形模具的种类非常之多,工作条件不一,性能要求也不一样,但基础工作情况相近:即均在冷状态下使金属变形,工作时承受较大的剪切力、压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。
随着机械加工工业的发展,生产中依靠冷作模制造的零件慢慢的变多,使用的冷变形模具种类慢慢的变多。冷体积模锻(冷镦、冷挤压、压印等);板料冲压(如拉伸、落料、切边、冲孔等);材料轧制(冷轧、轧轮成型等)。虽然冷变形模具的种类非常之多,工作条件不一,性能要求也不一样,但基础工作情况相近:即均在冷状态下使金属变形,工作时承受较大的剪切力、压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。因而对这类模具钢应具有以下基本性能:
1)高硬度和高强度,以保证在承受高应力时不容易产生微量塑性变形或破坏。2)高的耐磨性能,在高的磨损条件下能保证模具的尺寸精度,这点对拉伸模和冷冲压模显得更为重要。3)足够的韧性,以便在冲击载荷和动载荷下,不易发生工作韧的剥落或崩溃。4)热处理变形要小,因大多数模具具有复杂的型腔和精确精度,热处理的变形很难用修磨加工来消除,此外有些冷变形模具还应有足够的耐热性能。如何合理的选择冷变形模具的材料和恰当的热处理手段,以提高模具的常规使用的寿命是生产中最为关心的问题,作为冷变形模具的正常失效应该是磨损、微量的塑性变形和疲劳失效。但在实际生产中,除磨损失效外,而以崩韧折断、开裂等提前失效,屡见不鲜。众所周知,影响冷变形模具的常规使用的寿命是一个综合的因素;原材料选择的合理性、原材料内部的冶金质量、设计和制造工艺的合理性、使用条件和操作工人的技术水平等。但其中模具材料的选用和相应的热处理工艺应是主要的因素,本文将从选材和热处理工艺作简要说明,以起抛砖引玉的作用。
1)模具的工作条件,包括设备种类、加工频率、被加工的材质、润滑及环境等;
4)模具材料来源的难易及加工条件,大型模具的材料费用往往占模具成本的50%以上,对于形态复杂、精度要求高的模具,宜选用淬火变形小的模具钢。
根据实际使用,常用的冷变形模具钢有低淬透性钢、低变形钢、微变形钢、高强度钢、高韧性钢、抗冲击冷变形模具钢。
2.1低淬透性冷变形模具钢这类钢以碳素工具钢尤以高碳络钢GCr15和9Cr2Mo等为主:其中以GCr15轴承钢和9Cr2Mo来制作各种成型轧轮和制作冷轧辊为代表,GCr15钢拥有非常良好的耐磨性,但淬透性差,淬火变形大,作为小型冷轧辊(200m/m)可采用整体加热或整体高温900950℃快速加热,淬火冷却用盐水油,控制工件在盐水中的冷却时间而后经200220℃回火,辊表面硬度控制在Rc6062之间,能获得较高的常规使用的寿命,如硬度Rc62以上易造成辊表面在轧制时产生表面剥落,用GCr15所制的各种成型轧轮可用碱浴等温淬火或用二硝、三硝溶液淬火,控制在溶液中的冷却时间,取出空冷或油冷能使轧轮获得表面高硬度变形小的效果。