幾種冷作模具鋼成分 熱處理 壽命對照表
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冷作模具鋼材出廠狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和注意事項(xiàng)
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低合金冷作模具鋼低合金冷作模具鋼主要特點(diǎn)是工藝性好,淬火溫度低,熱處理變形小,強(qiáng)韌性好,并具有適當(dāng)?shù)哪湍バ?。GD(6CrMnNiMoVSi)鋼是一種低合金工具鋼,也是典型的高強(qiáng)高韌性冷作模具鋼,用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具,有較高的使用壽命。其化學(xué)成分見表1。
表1幾種新型冷作模具鋼的成分(W%)
號
C
Cr
Ni
Si
Mn
Mo
V
W
Nb
GD鋼
0.64-0.74
1.0-1.3
0.7-1.0
0.5-0.9
0.7-1.0
0.3-0.6
0.12
65Nb
0.6-0.7
3.8-4.4
0.35
0.40
2.0-2.5
0.8-1.1
2.5-3.0
0.2-0.3
CG-2
0.55-0.64
3.8-4.3
1.8-2.2
0.40
0.40
2.8-3.3
0.9-1.3
0.9-1.3
LD鋼
0.7-0.8
6.5-7.0
0.7-1.2
0.50
2.0-2.5
1.7-2.2
GM
0.86-0.94
5.6-6.4
2.0-2.5
1.7-2.2
2.8-3.2
GD鋼是在CrWMn鋼的基礎(chǔ)上,適當(dāng)?shù)亟档吞己?,以減少碳化物偏析,同時增加鎳、哇、錳,以增加基體的強(qiáng)度和韌性,少量鉗和釩可以細(xì)化晶粒,提高淬透性和耐磨性。并增加回火穩(wěn)定性,鉻的作用主要是提高淬透性。GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體,碳化物較少,且細(xì)小而均勻,可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具,模具使用過程中很少崩韌和斷裂。力學(xué)性能見表2、表3。
表2GD鋼淬火溫度與硬度的關(guān)系(HRC)
淬火溫度/℃
810
840
870
900
930
960
1000
空冷硬度
63
65.5
65.5
66
65.5
66
65
油冷硬度
65.5
66
66
66
66
66
65
200℃回火硬度
59
60
61
61
61
60.5
61
230℃回火硬度
59.5
60
60
60
60
60
60
200℃回火硬度
59.5
59.5
59
58.5
58
60
59
`表2列出了GD鋼在不同的淬火回火溫度下獲得的硬度。由于Si、Cr的共同作用,使其具有較高的回火穩(wěn)定性,可滿冷作模具的要求。
表3幾種冷作模具鋼的力學(xué)性能對比
鋼號
熱處理工藝
抗彎強(qiáng)度/MPa
沖擊韌性/J·mm-2
硬度/HRC
GD鋼
900℃油淬200℃回火
4483
149.1
61
GD鋼
930℃加熱250℃等溫55min+200℃回火2h
4650
171
59
CrWMn
840℃油淬200℃回火
3777
76.5
61
Cr12MoV
1020℃油淬200℃回火
2580
44.1
61
由表3可知,GD鋼的強(qiáng)韌性明顯高于對比鋼,GD鋼采用等溫淬火工藝,在馬氏體基體上分布適量下貝氏體,具有明顯的韌化效果,是進(jìn)一步發(fā)揮材料潛能的有效途徑。實(shí)際使用情況見表4。由此可以看出,采用GD鋼制模具壽命明顯高于CrWMn鋼及Cr12MoV鋼。
表4幾種冷作模具鋼的壽命對比(萬件)
模具類型
GD鋼
CrWMn
Cr12MoV
沖裁模
1.2
0.6
沖壓模
6
3
擠壓模
0.8
0.001
0.001
凸模
75
11
2、基體鋼
基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體化學(xué)成分相同的鋼。如65Nb鋼(65Cr4W3Mo2VNb)、CG-2鋼(6Cr4Mo3Ni2WV)等?;w鋼既具有高速鋼的強(qiáng)度,紅硬性,耐磨性,又具有低合金鋼的韌性和塑性,已較廣泛地用于制作冷擠壓、厚扳冷沖、冷鐓等模具,特別適于難變形材料用的大型復(fù)雜模具,還可用做黑色金屬的溫?zé)釘D壓模具。
?、?5Nb鋼是以W6Mo5Cr4V2高速鋼為母體,在其淬火基體成分基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加含碳量,并用少量的鈮進(jìn)行合金化改型而成,其化學(xué)成分見表1。含碳量稍高于基體的含碳量,以便增加一次碳化物量和提高耐磨性,還加入少量的強(qiáng)碳化物形成元素鈮,以便形成比較穩(wěn)定的碳化物,阻止淬火加熱時晶粒的長大并改善鋼的工藝性能。65Nb鋼是一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼,可以用來制作復(fù)雜、大型或難變形金屬的冷擠壓模具和受沖擊負(fù)荷較大的冷鐓模具以及冷沖模具、冷剪模具等。
在1080~1160℃加熱淬火,仍能保持細(xì)晶粒,硬度也較高;在1160℃加熱淬火時硬度高,達(dá)到66.3HRC;在1180℃加熱淬火時,開始長大。因此,適應(yīng)的淬火加熱溫度推薦采用1080-1160℃。在1120℃淬火,500-540℃回火時的力學(xué)性能佳。
?、艭G-2鋼是一種冷熱兼用的基體鋼,其化學(xué)成分見表1。與高速鋼W6Mo5Cr4V2相比屈服強(qiáng)度稍低外,對于承受較大擠壓力的冷擠壓模具,選擇W6Mo5Cr4V2高速鋼制作,使用壽命較高;對承受擠壓力較小、形狀復(fù)雜和要求較高韌性的冷鐓模具,則選擇CG-2鋼。
3.使用秘笈
材料的化學(xué)成分直接影響材料的組織和性能,進(jìn)而影響模具的使用壽命。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)情況合理選用。
CrWMn淬透性化比GCr15好,常用于形狀復(fù)雜、耐磨性好的高精度沖模。但CrWMn鋼鍛后需較嚴(yán)格地控制冷速,并采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?,防止模具在使用中的崩刃和開裂。Cr12MoV鋼等有高的耐磨性,但碳化物偏析較嚴(yán)重,導(dǎo)致變形的方向性和強(qiáng)韌性的降低。相比Cr12MoV鋼,GD鋼制作的模具使用壽命有不同程度的提高。W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V具有高的耐磨性和強(qiáng)度,常用于制作承受較大擠壓力的冷擠壓模具,但其韌性不能滿足復(fù)雜大型和受沖擊負(fù)荷大的模具的需要。對承受壓力較小,形狀復(fù)雜,而又要求較高韌性的冷鐓模具,則可選擇用CG-2鋼。GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體,碳化物較少且細(xì)小而均勻,可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具。LD鋼的共晶碳化物比Cr12MoV鋼低得多,淬透性比Cr12MoV高。GM鋼的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Cr12MoV鋼,硬度高且具有一定的韌性。GM鋼比Cr12MoV鋼的承載能力高得多,完全可以代替Cr12MoV鋼制作大型冷鐓模具。
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