1、课题二课题二 冷作模具钢的性能及热处理规范（冷作模具钢的性能及热处理规范（2）5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢本类钢共有本类钢共有5个牌号，成分接近合金调质钢，见表个牌号，成分接近合金调质钢，见表1-31。主要合金元素是。主要合金元素是Mn、Si、Cr、W、Mo。由于成。由于成分相近，此类钢具有一些共同特点，如碳化物少，组织分相近，此类钢具有一些共同特点，如碳化物少，组织均匀，淬火组织以板条状马氏体为主；具有高抗弯强度，均匀，淬火组织以板条状马氏体为主；具有高抗弯强度，高冲击疲劳抗力、高韧性和良好的耐磨性。但抗压强度高冲击疲劳抗力、高韧性和良好的耐磨性。但抗压强度低，热稳定性差，淬火变形难以
2、控制等缺陷。低，热稳定性差，淬火变形难以控制等缺陷。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（1）弹簧钢）弹簧钢60Si2Mn钢钢60Si2Mn钢是一种弹簧专用钢种，国外的同类钢是一种弹簧专用钢种，国外的同类型钢型钢S5也作为冷作模具钢。也作为冷作模具钢。60Si2Mn钢具有高屈服钢具有高屈服强度、高疲劳极限和优良的塑性，而且价格低廉，热强度、高疲劳极限和优良的塑性，而且价格低廉，热处理工艺简单，用来制造冲击工具、模具。在标准件处理工艺简单，用来制造冲击工具、模具。在标准件行业中多用来制造冷镦模冲头、螺母冷镦模具、冷冲行业中多用来制造冷镦模冲头、螺母冷镦模具、冷冲孔模具等。孔模具等
3、。60Si2Mn钢有较高的强韧性和抗回火稳钢有较高的强韧性和抗回火稳定性，但耐磨性稍低，淬透性也不高。因含硅量高，定性，但耐磨性稍低，淬透性也不高。因含硅量高，因此有石墨化倾向，脱碳敏感性也较高。因此有石墨化倾向，脱碳敏感性也较高。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（1）弹簧钢）弹簧钢60Si2Mn钢钢1）热加工）热加工60Si2Mn钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-32。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（1）弹簧钢）弹簧钢60Si2Mn钢钢2）预备热处理）预备热处理常规球化退火不易使钢中的片状珠光体球化，常规球化退火不易使钢中的片状珠光体球化，因此
4、很少使用。因此很少使用。快速球化退火：加热温度为快速球化退火：加热温度为850，油冷淬火；，油冷淬火；等温球化温度为等温球化温度为790，保温，保温25min；急冷到；急冷到680，保温，保温1 h；炉冷到；炉冷到500出炉。可获得球状出炉。可获得球状珠光体。珠光体。正火：加热温度为正火：加热温度为830 860，空冷，硬，空冷，硬度度254HBS。高温回火，温度为高温回火，温度为640 680，空冷。，空冷。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（1）弹簧钢）弹簧钢60Si2Mn钢钢3）淬火及回火）淬火及回火常规热处理工艺：淬火温度为常规热处理工艺：淬火温度为840 870，油
5、冷，硬度为油冷，硬度为60 62HRC。回火温度为一般选。回火温度为一般选200 350，但必须避开，但必须避开300左右的回火脆性左右的回火脆性区。回火温度与硬度的关系见表区。回火温度与硬度的关系见表1-33。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（1）弹簧钢）弹簧钢60Si2Mn钢钢等温淬火工艺：淬火温度为等温淬火工艺：淬火温度为870，等温温度，等温温度选择选择250 350，其性能见表，其性能见表1-34。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（2）耐冲击工具钢）耐冲击工具钢4CrW2Si钢钢耐冲击工具钢主要有铬钨硅系钢。铬钨硅系有三耐冲击工具钢主要有铬钨硅
6、系钢。铬钨硅系有三个典型牌号，即个典型牌号，即4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si。按按GBl299-85标准，此类钢属于耐冲击工具钢，标准，此类钢属于耐冲击工具钢，具有较高强韧性和耐磨性，既可作冷模具用钢，又可具有较高强韧性和耐磨性，既可作冷模具用钢，又可作耐冲击风动工具用钢。作耐冲击风动工具用钢。铬钨硅系钢应用范围：铬钨硅系钢应用范围：4CrW2Si钢渗碳淬火后钢渗碳淬火后具有外硬内韧的特点，承载能力及耐磨性均超过低淬具有外硬内韧的特点，承载能力及耐磨性均超过低淬透性冷作模具钢，主要用于制造大中型重载冷镦冲头透性冷作模具钢，主要用于制造大中型重载冷镦冲头及精压模；及精压模；5Cr
7、W2Si钢综合力学性能良好，应用最钢综合力学性能良好，应用最广，主要制造大、中型重载冷剪刀片，中厚钢板穿孔广，主要制造大、中型重载冷剪刀片，中厚钢板穿孔冲头及风动工具等。冲头及风动工具等。6CrW2Si钢回火抗力、耐磨性钢回火抗力、耐磨性稍高于稍高于5CrW2Si钢，但韧性较差，常用于失效形式钢，但韧性较差，常用于失效形式为磨损和堆塌的重载冲模、压模。为磨损和堆塌的重载冲模、压模。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（2）耐冲击工具钢）耐冲击工具钢4CrW2Si钢钢4CrW2Si钢是在铬硅钢的基础上加入一定量的钢是在铬硅钢的基础上加入一定量的W而形成的钢种，由于加入而形成的钢种
8、，由于加入W有助于淬火时保存比较有助于淬火时保存比较细的晶粒，因此有可能在回火状态下获得较高的韧性细的晶粒，因此有可能在回火状态下获得较高的韧性4CrW2Si钢还具有一定的淬透性和高温强度该钢多钢还具有一定的淬透性和高温强度该钢多用于制造在高冲击载荷下操作的工具，如风动工具，用于制造在高冲击载荷下操作的工具，如风动工具，冲裁切边复合模、冲模，冷切用剪刀等冲剪工具，以冲裁切边复合模、冲模，冷切用剪刀等冲剪工具，以及部分小型热作模具。及部分小型热作模具。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（2）耐冲击工具钢）耐冲击工具钢4CrW2Si钢钢1）热加工）热加工4CrW2Si钢锻造工艺规
9、范见表钢锻造工艺规范见表1-35。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗冲击冷作模具钢（2）耐冲击工具钢）耐冲击工具钢4CrW2Si钢钢2）预备热处理）预备热处理锻后一般退火工艺：加热温度为锻后一般退火工艺：加热温度为800 820，保温，保温3 5 h，炉冷至，炉冷至550以下出炉空冷，以下出炉空冷，退火后硬度为退火后硬度为179 217HBS，组织为粒状珠光体，组织为粒状珠光体+少量碳化物。少量碳化物。高温回火：加热温度为高温回火：加热温度为710 740，保温，保温3 4 h，炉冷或空冷。目的为改善切削加工性能。，炉冷或空冷。目的为改善切削加工性能。上一页 下一页返回5抗冲击冷作模具钢抗
10、冲击冷作模具钢（2）耐冲击工具钢）耐冲击工具钢4CrW2Si钢钢3）淬火及回火）淬火及回火推荐的淬火工艺规范：加热温度为推荐的淬火工艺规范：加热温度为860 900，油冷，硬度，油冷，硬度53HRC。推荐的回火工艺规范见表推荐的回火工艺规范见表1-36。回火硬度与。回火硬度与温度的关系见表温度的关系见表1-37。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢为了满足冷挤压工艺发展的需要，目前已研制出为了满足冷挤压工艺发展的需要，目前已研制出多种高强韧性模具钢，如降碳高速钢、基体钢、低合多种高强韧性模具钢，如降碳高速钢、基体钢、低合金高强度钢、马氏体时效钢等。金高强度钢、马氏体时效钢等
11、。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢降碳高速钢，其钢中的合金元素与高速钢相近，降碳高速钢，其钢中的合金元素与高速钢相近，但含碳量较低，常用于高冲击载荷下耐磨损的模具，但含碳量较低，常用于高冲击载荷下耐磨损的模具，典型的钢号是典型的钢号是6W6Mo5Cr4V。它和基体钢都有接。它和基体钢都有接近高速钢的强度，且韧性好，同时在某些工艺性能方近高速钢的强度，且韧性好，同时在某些工艺性能方面也有明显的改善。面也有明显的改善。基体钢是指成分与高速钢淬火后的基体组织成分基体钢是指成分与高速钢淬火后的基体组织成分大致相同，而性能有所改善的一类钢，这类钢减少了大致相同，而性能有所改善的一
12、类钢，这类钢减少了共晶碳化物，并使其均匀分布，工艺性能好，强韧性共晶碳化物，并使其均匀分布，工艺性能好，强韧性明显提高。近年来我国研制的基体钢是以明显提高。近年来我国研制的基体钢是以W6Mo5Cr4v2和和W18Cr4V的基体成分为基础发的基体成分为基础发展改性的，如展改性的，如6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si等。一般来说，在高速钢的基体成等。一般来说，在高速钢的基体成分上添加少量其他元素，适当改变含碳量，以改善性分上添加少量其他元素，适当改变含碳量，以改善性能适应某些要求的钢，也叫基体钢。能适应某些要求的钢，也叫基体钢。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢
13、 （1）6W6Mo5Cr4V（6W6）降碳高速钢）降碳高速钢6W6钢又称低碳高速钢，是为了提高韧性而研钢又称低碳高速钢，是为了提高韧性而研制出来的一种降碳降钒的低碳高速钢类型的冷作模具制出来的一种降碳降钒的低碳高速钢类型的冷作模具钢，相对于钢，相对于W6Mo5Cr4V2（M2）钢，）钢，C的质量分的质量分数降低了数降低了0.21左右，左右，V的质量分数降低了的质量分数降低了1.05 1.11。由于。由于C、V含量降低，碳化物的总量减少，含量降低，碳化物的总量减少，使碳化物的不均匀性得到改善，淬火硬化状态的抗弯使碳化物的不均匀性得到改善，淬火硬化状态的抗弯强度和塑性提高了强度和塑性提高了30 5
14、0，冲击韧度提高了，冲击韧度提高了50 100，但淬火后硬度减少了，但淬火后硬度减少了2 3HRC。6W6钢的淬透性好，有类似于高速钢的高硬度、高钢的淬透性好，有类似于高速钢的高硬度、高耐磨性、高强度和良好的热硬性，而韧性又比高碳高耐磨性、高强度和良好的热硬性，而韧性又比高碳高速钢高，通常用于制造钟表模具、冷挤压模具、拉深速钢高，通常用于制造钟表模具、冷挤压模具、拉深模具，具有较高的使用寿命。模具，具有较高的使用寿命。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （1）6W6Mo5Cr4V（6W6）降碳高速钢）降碳高速钢1）热加工）热加工6W6钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1
15、-39。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （1）6W6Mo5Cr4V（6W6）降碳高速钢）降碳高速钢2）预备热处理）预备热处理高速钢退火的目的是：降低硬度，以利于切削加工；高速钢退火的目的是：降低硬度，以利于切削加工；为淬火作组织准备；消除锻造加工中产生的内应力；另为淬火作组织准备；消除锻造加工中产生的内应力；另外返修模具如需重新淬火，为避免产生萘状断口，也必外返修模具如需重新淬火，为避免产生萘状断口，也必须预先进行退火。高速钢退火温度不宜过高，否则不仅须预先进行退火。高速钢退火温度不宜过高，否则不仅不能进一步降低硬度，反而会增加钢的氧化和脱碳倾向。不能进一步降低硬度，
16、反而会增加钢的氧化和脱碳倾向。普通退火：加热温度为普通退火：加热温度为850 860，保温，保温2 4 h，炉冷至，炉冷至550以下出炉空冷，退火后硬度为以下出炉空冷，退火后硬度为197 229HBS。等温退火：加热温度为等温退火：加热温度为850 860，保温，保温2 4 h；等温温度为；等温温度为740 750，保温，保温4 6 h，炉冷至炉冷至500以下出炉空冷，硬度为以下出炉空冷，硬度为197 229HBS。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （1）6W6Mo5Cr4V（6W6）降碳高速钢）降碳高速钢3）淬火及回火）淬火及回火淬火工艺规范见表淬火工艺规范见表1-4
17、0。淬火温度、回火温。淬火温度、回火温度与硬度的关系见表度与硬度的关系见表1-41、表、表1-42。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （2）6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）基体钢）基体钢65Nb钢是以钢是以W6Mo5Cr4V2高速钢为母体，高速钢为母体，在其淬火基体成分的基础适当增加含碳量，并加入适在其淬火基体成分的基础适当增加含碳量，并加入适量铌合金的改型基体钢。它具有高速钢的高硬度和高量铌合金的改型基体钢。它具有高速钢的高硬度和高强度，又因无过剩的碳化物，所以比高速钢具有更高强度，又因无过剩的碳化物，所以比高速钢具有更高的韧性和疲劳强度。由于的韧性和疲劳强度。由
18、于65Nb钢中加入适量铌，能钢中加入适量铌，能起到细化晶粒的作用，并能提高韧性和改善工艺性能，起到细化晶粒的作用，并能提高韧性和改善工艺性能，因此可以用来制造各类冷作模具，适于制造复杂、大因此可以用来制造各类冷作模具，适于制造复杂、大型或加工难变金属的冷挤压模具以及受冲击负荷较大型或加工难变金属的冷挤压模具以及受冲击负荷较大的冷镦模具，模具的使用寿命有明显提高。的冷镦模具，模具的使用寿命有明显提高。65Nb钢可以取代高速钢或高碳高铬钢，适于制钢可以取代高速钢或高碳高铬钢，适于制作形状复杂的有色金属挤压模、冷冲模、冷剪模及单作形状复杂的有色金属挤压模、冷冲模、冷剪模及单位挤压力为位挤压力为250
19、0MPa左右的黑色金属冷挤压模具。左右的黑色金属冷挤压模具。也可用于轴承、标准件，汽车行业中的锻模、冲模及也可用于轴承、标准件，汽车行业中的锻模、冲模及剪切模具，寿命可提高剪切模具，寿命可提高2 10倍。倍。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （2）6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）基体钢）基体钢1）热加工）热加工65Nb钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-43。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （2）6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）基体钢）基体钢2）预备热处理）预备热处理等温退火工艺：加热温度为等温退火工艺：加热温度为850 870，保
20、，保温温3 4 h；炉冷到；炉冷到730 750，保温，保温5 6 h，炉冷到炉冷到500以下出炉空冷。退火后硬度以下出炉空冷。退火后硬度241HBS，组织为球状珠光体。组织为球状珠光体。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （2）6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）基体钢）基体钢3）淬火及回火）淬火及回火淬火工艺规范见表淬火工艺规范见表1-44。不同淬火温度的影。不同淬火温度的影响见表响见表1-45。上一页 下一页返回6高强韧性冷作模具钢高强韧性冷作模具钢 （2）6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）基体钢）基体钢回火温度对硬度的影响见表回火温度对硬度的影响见表1-46。推
21、荐回火。推荐回火规范：回火温度为规范：回火温度为540 580，回火，回火2次，每次次，每次1 2 h，硬度，硬度56HRC。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢高强韧性钢虽然克服了高铬、高速钢的脆断倾向，高强韧性钢虽然克服了高铬、高速钢的脆断倾向，但由于钢中含碳量的减少，其耐磨性不如高铬钢和高但由于钢中含碳量的减少，其耐磨性不如高铬钢和高速钢。对一些以磨损为主要失效形式的模具，上述钢速钢。对一些以磨损为主要失效形式的模具，上述钢种仍满足不了要求。为此研制了高耐磨、高韧性的冷种仍满足不了要求。为此研制了高耐磨、高韧性的冷作模具钢，其典型钢种及化学成分见表作模具钢
22、，其典型钢种及化学成分见表1-47。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢）钢GM是一种高硬度冷作模具钢，是制作精密、耐磨、是一种高硬度冷作模具钢，是制作精密、耐磨、高寿命冷作模具的新钢种，属莱氏体钢，其主要性能高寿命冷作模具的新钢种，属莱氏体钢，其主要性能均优于均优于Crl2钢种。钢种。由于由于GM钢各项工艺性能好，具有最佳的强韧性钢各项工艺性能好，具有最佳的强韧性和耐磨性配合，同时兼有良好的冷、热加工性和电加和耐磨性配合，同时兼有良好的冷、热加工性和电加工性。因此，在多工位级进模、高强度螺栓滚丝模和工性。因此，在多工位级
23、进模、高强度螺栓滚丝模和电机转子片复式冲模上已经有很多应用。其寿命比电机转子片复式冲模上已经有很多应用。其寿命比65Nb、Crl2MoV钢提高钢提高2 6倍以上。倍以上。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢）钢1）热加工）热加工GM钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-48。锻造加热一定要缓慢进行以充分热透，锻造时严锻造加热一定要缓慢进行以充分热透，锻造时严格按照格按照“轻轻 一一 重重 一一 轻轻”法操作，严格控制变形，不法操作，严格控制变形，不许冷锤锻造，否则易出现角裂或劈头等缺陷。锻后需许冷锤锻造，否则易出现角裂或
24、劈头等缺陷。锻后需缓冷并及时回火。缓冷并及时回火。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢）钢2）预备热处理）预备热处理锻后一般退火工艺：加热温度为锻后一般退火工艺：加热温度为820 840，保温，保温2 h，炉冷至，炉冷至550以下出炉空冷，退以下出炉空冷，退火后硬度火后硬度 241HBS：锻后等温球化退火工艺：加热温度为锻后等温球化退火工艺：加热温度为850 870，保温，保温3 h；炉冷至；炉冷至730 750，保温，保温4 6 h，炉冷至，炉冷至500以下出炉空冷，退火硬度为以下出炉空冷，退火硬度为205 228HBS
25、。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢）钢3）淬火及回火）淬火及回火GM钢淬火、回火工艺规范见表钢淬火、回火工艺规范见表1-49。淬火温。淬火温度对硬度、残留奥氏体量、奥氏体晶粒尺寸的影响见度对硬度、残留奥氏体量、奥氏体晶粒尺寸的影响见表表1-50。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢）钢回火温度对硬度的影响见表回火温度对硬度的影响见表1-51。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （1）9Cr6W3Mo2V2（GM）钢
26、）钢上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （2）Cr8MoWV3Si（ER5）钢）钢ER5是美国专利钢种成分的基础上研制的新型冷是美国专利钢种成分的基础上研制的新型冷作模具钢。与基体钢相比，作模具钢。与基体钢相比，ER5钢提高了含碳量、含钢提高了含碳量、含钒量以及钒量以及Cr、Mo、W等碳化物形成元素含量，因而等碳化物形成元素含量，因而ER5钢具有高耐磨性及高韧性，耐磨性比钢具有高耐磨性及高韧性，耐磨性比GM钢好，钢好，强韧性优于强韧性优于Crl2MoV钢，且耐磨性远远超过钢，且耐磨性远远超过Crl2MoV钢。钢。ER5钢在冶炼、锻造、热处理、机加工、电加工钢在
27、冶炼、锻造、热处理、机加工、电加工等方面无特殊要求，生产加工工艺简单可行，材料成等方面无特殊要求，生产加工工艺简单可行，材料成本适中，适用于制作大型重载冷镦模，精密冷冲模等。本适中，适用于制作大型重载冷镦模，精密冷冲模等。如用如用ER5制作的电机硅钢片冲模，总寿命达制作的电机硅钢片冲模，总寿命达500万次；万次；又如，用又如，用ER5制作的大尺寸轴承滚子冷镦模寿命达制作的大尺寸轴承滚子冷镦模寿命达l万次以上，超过从日本进口模具保证寿命万次以上，超过从日本进口模具保证寿命5000次。次。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （2）Cr8MoWV3Si（ER5）钢）
28、钢1）热加工）热加工ER5钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-53。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （2）Cr8MoWV3Si（ER5）钢）钢2）预备热处理）预备热处理等温退火工艺：加热温度为等温退火工艺：加热温度为850 870，保，保温温2 h；炉冷至；炉冷至750 770，保温，保温4h，炉冷至，炉冷至500以下出炉空冷，退火后硬度为以下出炉空冷，退火后硬度为200 240HBS。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （2）Cr8MoWV3Si（ER5）钢）钢3）淬火及回火）淬火及回火推荐热处理工艺。要求耐磨性高、
29、高强韧性模推荐热处理工艺。要求耐磨性高、高强韧性模具：淬火温度为具：淬火温度为1150，油冷，油冷，520 530回回火火3次，硬度为次，硬度为62 64HRC；对重载工作条件下的；对重载工作条件下的模具：淬火温度为模具：淬火温度为1120 1130，油冷，油冷，550回火回火3次，硬度为次，硬度为62 64 HRC。淬火温度对淬火温度对ER5钢晶粒度和硬度的影响钢晶粒度和硬度的影响 见表见表1-54、表、表1-55。上一页 下一页返回7高耐磨高强韧性冷作模具钢高耐磨高强韧性冷作模具钢 （2）Cr8MoWV3Si（ER5）钢）钢上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢这类钢主要
30、有两类：一类为典型的耐蚀冷作模具这类钢主要有两类：一类为典型的耐蚀冷作模具钢，如钢，如9Crl8、Crl8MoV、Crl4Mo、Crl4Mo4；另一类为无磁模具钢，如另一类为无磁模具钢，如 1Crl8Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mnl5Cr2A13V2WMo等。等。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （1）耐蚀冷作模具钢）耐蚀冷作模具钢9Crl8钢属于高碳高铬马氏体型不锈钢，其耐蚀钢属于高碳高铬马氏体型不锈钢，其耐蚀性能较低碳不锈钢差，但它的力学性能，特别是强度性能较低碳不锈钢差，但它的力学性能，特别是强度以及硬度、耐磨性和切削性能显著提高。该钢的热处以及硬度
31、、耐磨性和切削性能显著提高。该钢的热处理一般采用淬火理一般采用淬火+低温回火，热处理后具有高硬度、低温回火，热处理后具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能，适宜制造承受高耐磨、高负高耐磨性和耐腐蚀性能，适宜制造承受高耐磨、高负荷以及在腐蚀介质下工作的塑料模具。该钢为莱氏体荷以及在腐蚀介质下工作的塑料模具。该钢为莱氏体钢，容易形成不均匀的碳化物偏析而影响模具使用寿钢，容易形成不均匀的碳化物偏析而影响模具使用寿命，所以在热加工时必须严格控制热加工工艺，注意命，所以在热加工时必须严格控制热加工工艺，注意选择适当的加工比。选择适当的加工比。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （1）耐蚀
32、冷作模具钢）耐蚀冷作模具钢1）热加工）热加工9Crl8钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-56。应特别注意钢的热加工工艺，最好采用冷装加热应特别注意钢的热加工工艺，最好采用冷装加热（600），加热速度不宜太快，尤其是在），加热速度不宜太快，尤其是在700以下时，同时，应该控制较高的停锻、轧温度，并严以下时，同时，应该控制较高的停锻、轧温度，并严格注意缓冷条件。格注意缓冷条件。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （1）耐蚀冷作模具钢）耐蚀冷作模具钢2）预备热处理）预备热处理 软化退火：加热温度为软化退火：加热温度为800 840，炉冷，炉冷到到500以下出炉空冷，退火组
33、织为珠光体，硬度以下出炉空冷，退火组织为珠光体，硬度255HBS。完全退火：加热温度完全退火：加热温度840 860，炉冷，炉冷，硬度硬度255HBS。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （1）耐蚀冷作模具钢）耐蚀冷作模具钢3）淬火及回火）淬火及回火淬火温度为淬火温度为1030 1070，油冷，硬度，油冷，硬度55HRC，组织为马氏体，组织为马氏体+碳化物。回火温度为碳化物。回火温度为200 300，硬度为，硬度为56 56HRC。不同淬火。不同淬火温度旨的硬度、残留奥氏体量及冲击韧度见表温度旨的硬度、残留奥氏体量及冲击韧度见表1-57。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模
34、具钢特殊用途冷作模具钢 （1）耐蚀冷作模具钢）耐蚀冷作模具钢上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （2）无磁模具钢）无磁模具钢无磁模具钢包括奥氏体不锈钢和高锰系奥氏体钢，代无磁模具钢包括奥氏体不锈钢和高锰系奥氏体钢，代表钢号有奥氏体不锈钢：表钢号有奥氏体不锈钢：1Crl8Ni9Ti钢；高锰系奥氏体钢；高锰系奥氏体钢：钢：5Mnl5Cr8Ni5Mo3V2钢、钢、7Mnl0Cr8Nil0Mo3V2钢、钢、7Mnl5Cr2A13V2WMo钢等。钢等。1Crl8Ni9Ti钢属奥氏体不锈耐酸钢。由于钢中含钢属奥氏体不锈耐酸钢。由于钢中含Ti，使钢具有较高的抗晶间腐蚀性能，在一些不同浓
35、度、不同使钢具有较高的抗晶间腐蚀性能，在一些不同浓度、不同温度的有机酸和无机酸中，尤其是在氧化性介质中都具有温度的有机酸和无机酸中，尤其是在氧化性介质中都具有良好的耐腐蚀性能。这种钢经过热处理（良好的耐腐蚀性能。这种钢经过热处理（1050 1100，在水中或在空气中淬火）后，呈单相奥氏体组，在水中或在空气中淬火）后，呈单相奥氏体组织，因此在强磁场中不产生磁感应，适宜制造无磁模具和织，因此在强磁场中不产生磁感应，适宜制造无磁模具和要求高耐蚀性能的塑料模具。要求高耐蚀性能的塑料模具。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （2）无磁模具钢）无磁模具钢1）热加工）热加工1Crl8N
36、i9Ti钢锻造工艺规范见表钢锻造工艺规范见表1-60。由于钢的导热性差，故应均匀加热，锻压时宜选由于钢的导热性差，故应均匀加热，锻压时宜选用较大的压下量和高的终锻温度，以获得较好的力学用较大的压下量和高的终锻温度，以获得较好的力学性能，减小形成裂纹的可能性。性能，减小形成裂纹的可能性。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （2）无磁模具钢）无磁模具钢2）淬火及时效）淬火及时效淬火及淬火时效见表淬火及淬火时效见表1-61。硬度变化与时效时。硬度变化与时效时间的关系见表间的关系见表1-62。上一页 下一页返回8特殊用途冷作模具钢特殊用途冷作模具钢 （2）无磁模具钢）无磁模具钢3
37、）力学性能及加工性能）力学性能及加工性能1Crl8Ni9Ti钢的室温力学性能见表钢的室温力学性能见表1-63。冷加工性能：冷变形性能良好，可以进行各种加冷加工性能：冷变形性能良好，可以进行各种加工，如弯曲、卷边、折叠等，并有良好的深冲性能；工，如弯曲、卷边、折叠等，并有良好的深冲性能；切削加工性能：较好，应选用优质刀具加工；焊接性切削加工性能：较好，应选用优质刀具加工；焊接性能：焊接性很好，可用各种方法进行焊接，焊后不需能：焊接性很好，可用各种方法进行焊接，焊后不需进行热处理。进行热处理。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金硬质合金的种类很多，但制造模具用的硬质合金硬质合金的种类很多，但制造模
38、具用的硬质合金通常是金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。通常是金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （1）金属陶瓷硬质合金）金属陶瓷硬质合金此类合金是将一些高熔点、高硬度的金属碳化物此类合金是将一些高熔点、高硬度的金属碳化物粉末（如粉末（如WC、TiC等）和粘结剂（等）和粘结剂（Co、Ni等）混合等）混合后，加压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。后，加压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。根据金属碳化物种类通常将其分为钨钴类硬质合金和根据金属碳化物种类通常将其分为钨钴类硬质合金和钨钴钛类硬质合金。冷冲模用硬质合金一般是钨钴类。钨钴钛类硬质合金。冷冲模用硬质合金
39、一般是钨钴类。表表1-64是钨钴类硬质合金的成分与性能。是钨钴类硬质合金的成分与性能。金属陶瓷硬质合金的共性是：具有高的硬度，高金属陶瓷硬质合金的共性是：具有高的硬度，高的抗压强度和高的耐磨性，脆性大，不能进行锻造及的抗压强度和高的耐磨性，脆性大，不能进行锻造及热处理。主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹热处理。主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹模的镶块。模的镶块。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （1）金属陶瓷硬质合金）金属陶瓷硬质合金上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （2）钢结硬质合金）钢结硬质合金钢结硬质合金是以难熔金属碳化物为硬质相，以钢结硬质合金是以难熔金属碳化物为硬质
40、相，以合金钢为粘结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型模合金钢为粘结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型模具材料，它具有金属陶瓷硬质合金的高硬度、高耐磨，具材料，它具有金属陶瓷硬质合金的高硬度、高耐磨，高抗压性，又具有钢的可加工性和热处理性。它的出高抗压性，又具有钢的可加工性和热处理性。它的出现填补了工具钢与普通硬质合金的空白。硬质相主要现填补了工具钢与普通硬质合金的空白。硬质相主要是碳化钨和碳化钛，我国是以是碳化钨和碳化钛，我国是以TiC为硬质相起步，并为硬质相起步，并以以GT35牌号供应市场。牌号供应市场。WC钢结硬质合金是我国钢结硬质合金是我国60年代研制的，牌号为年代研制的，牌号为TLMW50
41、。第二代第二代WC硬质合金是我国硬质合金是我国80年代初研制成功的，年代初研制成功的，简称简称DT合金。它保持了合金。它保持了TLMW50的高硬度，高耐磨的高硬度，高耐磨性，又较大幅度地提高了强度和韧性，因而能承受较性，又较大幅度地提高了强度和韧性，因而能承受较大负荷的冲击，同时还具有较好的抗热裂能力，不易大负荷的冲击，同时还具有较好的抗热裂能力，不易出现崩刃、碎裂等，是较理想的工模具材料之一。出现崩刃、碎裂等，是较理想的工模具材料之一。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （2）钢结硬质合金）钢结硬质合金1）热加工）热加工DT合金的可锻性优于其它钢结硬质合金，锻造合金的可锻性优于其它钢结硬质
42、合金，锻造温度范围较宽，热塑性较好。温度范围较宽，热塑性较好。锻造工艺为：锻造工艺为：预热预热700 800，始锻，始锻1150 1200，终锻终锻880 900。DT合金在前几火锻打时需反复合金在前几火锻打时需反复交替进行镦粗和滚圆，要轻拍快打，每次锻打时变形交替进行镦粗和滚圆，要轻拍快打，每次锻打时变形量控制在量控制在5左右。改锻时，变形量适当增加到左右。改锻时，变形量适当增加到10 15。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （2）钢结硬质合金）钢结硬质合金2）预备热处理）预备热处理 DT合金可采用等温球化退火工艺，在合金可采用等温球化退火工艺，在860 880加热加热2 3 h，炉冷，
43、炉冷，700 720等温等温6 h，炉冷至，炉冷至550以下出炉空冷。退火硬度以下出炉空冷。退火硬度36HRC，退火组织为弥散碳化物和粒状珠光体。退火组织为弥散碳化物和粒状珠光体。上一页 下一页返回9硬质合金硬质合金 （2）钢结硬质合金）钢结硬质合金3）淬火及回火）淬火及回火DT合金淬火工艺为合金淬火工艺为800 850预热（预热（2minmm），），1000 1020加热（加热（1minmm）油冷，油冷，200 650回火回火2h。随着回火温度升高，。随着回火温度升高，DT合金的强度、硬度逐渐下降，韧性明显升高，但合金的强度、硬度逐渐下降，韧性明显升高，但在在600回火时有高温回火脆性。回火
44、时有高温回火脆性。DT合金也可采用合金也可采用200 30030min的等的等温淬火工艺。温淬火工艺。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例1：T10钢冲裁凹模的热处理钢冲裁凹模的热处理该模具是组合凹模，其中该模具是组合凹模，其中15mm处为配合尺寸，处为配合尺寸，要求变形小。因孔型多，尺寸较大，采用要求变形小。因孔型多，尺寸较大，采用T10钢淬火钢淬火变形开裂可能性较大，要保证变形开裂可能性较大，要保证T10钢淬火变形小，常钢淬火变形小，常采用碱浴分级淬火。而该模具厚度为采用碱浴分级淬火。而该模具厚度为32mm，超过，超过了了T10钢碱淬的临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油钢碱淬的
45、临界尺寸，不能淬透；若采用水淬油冷，销钉孔处又易开裂，现采用预冷后三液淬火，其冷，销钉孔处又易开裂，现采用预冷后三液淬火，其工艺曲线如图工艺曲线如图1-10所示。所示。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例1：T10钢冲裁凹模的热处理钢冲裁凹模的热处理采取的热处理工艺措施有：采取的热处理工艺措施有：（1）延迟淬火。）延迟淬火。T10钢模具淬火过程中，热应钢模具淬火过程中，热应力起主要作用。延迟淬火是减少热应力的措施之一，力起主要作用。延迟淬火是减少热应力的措施之一，其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到其操作方法是模具钢奥氏体化后先空冷，使其冷却到740左右然后进行淬火。左
46、右然后进行淬火。740左右时，模具呈樱左右时，模具呈樱红色，表面挂白盐。红色，表面挂白盐。（2）由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非）由于冲裁模要求刃口部位硬度高，其余非工作部位硬度要求不太高，可采用仅使刃口局部淬硬工作部位硬度要求不太高，可采用仅使刃口局部淬硬的方法，以减小模具淬火后的比容变化，有利于防止的方法，以减小模具淬火后的比容变化，有利于防止淬火变形。操作时淬火水冷时间按淬火变形。操作时淬火水冷时间按0.16 0.12 smm计算，比正常水冷时间短计算，比正常水冷时间短l3 12。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例1：T10钢冲裁凹模的热处理钢冲裁凹模的热处理（3）由
47、于模具直角处有）由于模具直角处有6mm销钉孔，此处销钉孔，此处壁薄，淬火时易淬透开裂。一般来说销钉孔并不要求壁薄，淬火时易淬透开裂。一般来说销钉孔并不要求太硬，淬硬了易产生缩孔，使配合的销钉孔装配时发太硬，淬硬了易产生缩孔，使配合的销钉孔装配时发生困难，采用在两个直角处包扎铁皮，可以减缓包扎生困难，采用在两个直角处包扎铁皮，可以减缓包扎处的冷却速度。处的冷却速度。（4）采用石棉绳和耐火泥等将）采用石棉绳和耐火泥等将M10螺钉孔堵塞，螺钉孔堵塞，12mm的孔存在对减少截面尺寸有利，可均衡冷的孔存在对减少截面尺寸有利，可均衡冷速，用以改变配合面的冷却状态。速，用以改变配合面的冷却状态。12mm孔不
48、堵孔不堵塞，经淬火后变形小，符合公差要求。塞，经淬火后变形小，符合公差要求。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例2：CrWMn钢制光栏片上冲模的热处理钢制光栏片上冲模的热处理光栏片是光学仪器中大量使用的零件，用光栏片是光学仪器中大量使用的零件，用0.06 0.08mm的低合金冷轧钢带冲制而成。要求严格的低合金冷轧钢带冲制而成。要求严格控制尺寸精度和控制尺寸精度和夹角的公差，端面粗糙度要低于夹角的公差，端面粗糙度要低于Ra0.8m，因而对光栏片冲模有较高的技术要求。，因而对光栏片冲模有较高的技术要求。光栏片的上冲模如图光栏片的上冲模如图1-5所示，模具硬度要求为所示，模具硬度要求为
49、61 64HRC，两个冲针孔之间的夹角，两个冲针孔之间的夹角为为12510 8。为满足上冲模的技术要求，必须选用合适的钢材。为满足上冲模的技术要求，必须选用合适的钢材和热处理工艺。和热处理工艺。光栏片冲模如用碳素工具钢制造，淬火时易产生光栏片冲模如用碳素工具钢制造，淬火时易产生变形超差。若选用变形超差。若选用Crl2型钢，则由于加工困难，不便型钢，则由于加工困难，不便于制造。考虑到于制造。考虑到CrWMn钢具有良好的耐磨性和淬透钢具有良好的耐磨性和淬透性，且淬火变形小，故选用性，且淬火变形小，故选用CrWMn钢较为合适。钢较为合适。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例2：CrWM
50、n钢制光栏片上冲模的热处理钢制光栏片上冲模的热处理推荐的淬火工艺规范表推荐的淬火工艺规范表1-11，冷处理见表，冷处理见表1-12。回火：回火温度为回火：回火温度为170 200，硬度为，硬度为60 62HRC。回火温度与硬度的关系见表回火温度与硬度的关系见表1-13。上一页 下一页返回三任务实施：三任务实施：案例案例2：CrWMn钢制光栏片上冲模的热处理钢制光栏片上冲模的热处理该模具的制造工艺路线为：毛坯该模具的制造工艺路线为：毛坯球化退火球化退火粗粗加工加工调质调质半精加工半精加工去应力退火去应力退火精加工精加工淬火淬火回火回火精磨。其中的热处理工艺如下：精磨。其中的热处理工艺如下：（1）
