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首頁 > 沖裁模具材料的選用及熱處理要求
選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量，若批量不大就沒有必要選擇高壽命的模具材料；還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 — 合金工具鋼 — 基體鋼 — 高碳高鉻鋼 — 高速鋼 — 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 — 硬質(zhì)合金。
此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。
1.傳統(tǒng)模具用鋼
長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)薄板沖裁模用鋼為 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。
其中 T10A 為碳素工具鋼，有一定強(qiáng)度和韌性。但耐磨性不高，淬火容易變形及開裂，淬透性差，只適用于工件形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。
T10A 碳素工具鋼的熱處理工藝為： 760~810 ℃水或油 淬， 160~180 ℃ 回火，硬度 59~62HRC 。
CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金鋼種，淬火操作簡(jiǎn)便，淬透性優(yōu)于碳素工具鋼，變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低，應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。 CrWMn 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 820~840 ℃ 油冷 ，回火溫度 200 ℃，硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 780~820 ℃ 油冷 ，回火溫度 150~200 ℃，空冷，硬度 60~62HRC 。注意 回火溫度在 200~300 ℃范圍有回火脆性和顯著體積膨脹，應(yīng)予避開。
Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時(shí)變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時(shí)容易出現(xiàn)崩 刃 或斷裂。其中， Cr12 含碳量較高，碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴(yán)重，脆性更大一些。
Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求，當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí)，可采用低溫淬火、回火（ Cr12 為 950~980 ℃淬火， 150~200 ℃回火； Cr12MoV 為 1020~1050 ℃淬火， 180~200 ℃回火 ）。若要提高模具的使用溫度，改善其淬透性和紅硬性，可采用高溫淬火、回火 （ Cr12 為 1000~1100 ℃淬火， 480~500 ℃回火； Cr12MoV 為 1110~1140 ℃淬火， 500~520 ℃回火 ）。
高鉻鋼在 275~375 ℃區(qū)域有回火脆性，應(yīng)予避免。
2.常用模具新鋼種
為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國(guó)內(nèi)開發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具用鋼：
（ 1 ） Cr12Mo1V1 （代號(hào) D2 ）鋼 為仿美國(guó) ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中的 D2 鋼引進(jìn) 的鋼種，屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo 、 V 含量增加，細(xì)化了晶粒，改善了碳化物的分布狀況，因此 D2 鋼的強(qiáng)韌性（沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度）比 Cr12MoV 鋼有所提高，耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV 更高?？捎蒙罾涮幚?，提高硬度并改善尺寸穩(wěn)定性。用 D2 鋼制作的沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV 鋼模具。
D2 鋼的鍛造性能和熱塑成形性比 Cr12MoV 鋼略差，機(jī)械加工性能和熱處理工藝與 Cr12 型鋼相似。
（ 2 ） Cr6WV 鋼 為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，碳、鉻含量均低于 Cr12 型鋼，碳化物的分布狀態(tài)較 Cr12MoV 均勻，具有良好的淬透性。熱處理變形小，機(jī)械加工性能較好?？箯潖?qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于 Cr12MoV ， 只是耐磨性略低于 Cr12 型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模，其效果好于 Cr12 型鋼。
鋼的常用熱處理工藝為：淬火溫度9701 ~ 000℃，一般可熱油或硝鹽分級(jí)淬火冷卻，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火，回火溫度160210 ~ ℃，硬度 58 ~ 62HRC。
（ 3 ） Cr4W2MoV 鋼 也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，替代 Cr12 型鋼而研制的鋼種，碳化物均勻性好，耐磨性高于 Cr12MoV ，適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具，可用于硅鋼片沖裁模。
Cr4W2MoV 鋼的熱處理工藝：要求強(qiáng)度、韌性較高時(shí)，采用低溫淬火、低溫回火工藝：淬火溫度 960~980 ℃，回火溫度 280~320 ℃，硬度 60~62HRC 。要求熱硬性和耐磨性較高時(shí)，采用高溫淬火、高溫回火工藝：淬火溫度 1020~1040 ℃，回火溫度 50 0~540 ℃，硬度 60~62HRC 。
（ 4 ） 7CrSiMnMoV( 代號(hào) CH-1) 鋼 為 空淬微變形低合金鋼、火焰淬火鋼，可以利用火焰進(jìn)行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火溫度（ 800~1000 ℃ ），具有良好的淬透性和 淬硬性 （可達(dá) 60 HRC 以上），強(qiáng)度和韌性較高，崩 刃 后能補(bǔ)焊?？纱?CrWMn 、 Cr12MoV 鋼，制作形狀復(fù)雜的沖裁模。 CH-1 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 900~920 ℃， 油冷 ， 190~200 ℃ 回火 1~3 小時(shí)，硬度 58~62 HRC 。
（ 5 ） 6CrNiSiMnMoV( 代號(hào) GD) 鋼 為高韌性低合金鋼，淬透性好，空淬變形小，耐磨性較高。其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn 和 Cr12MoV 鋼，不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長(zhǎng)、薄片狀 凸模及 大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。
GD 鋼的推薦熱處理工藝：淬火溫度 870~930 ℃（ 900 ℃ 最佳 ），鹽浴爐加熱（ 45s/mm ）， 油冷或 空冷、風(fēng)冷 ， 175~230 ℃ 回火 2 小時(shí)，硬度 58~62 HRC 。由于空冷即可淬硬 ，也可采用火焰加熱淬火。
（ 6 ） 9Cr6W3Mo2V2( 代號(hào) GM) 鋼為高耐磨高強(qiáng) 韌 合金鋼，各項(xiàng)工藝性能良好，其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼，能夠用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級(jí)進(jìn)模等 精密模具，是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。
GM 鋼的熱處理工藝：淬火溫度 1080~1120 ℃，硬度 64~66HRC 。 回火溫度 540~560 ℃，回火二次。
（ 7 ） Cr8MoWV3Si ( 代號(hào) ER5) 鋼 屬高耐磨高強(qiáng)韌合金鋼，具有較好的電火花加工性能，強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12 型鋼，適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模，一次 刃 磨壽命為 21 萬次，總壽命高達(dá) 360 萬次，是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。
ER5 鋼的推薦熱處理工藝：對(duì)高耐磨性、高強(qiáng)韌性的模具，采用 1150 ℃ 淬火， 520~530 ℃ 回火 3 次； 對(duì)重載服役條件下的模具，采用 1120~1130 ℃ 淬火， 550 ℃ 回火 3 次。
