冷作模具钢及其热处理方法

【摘 要】冷作模具钢用于制造使金属在冷态下变形的模具,如冲裁模、拉丝模、弯曲模、拉深模等,有时还用于制造其他工具(如剪刀片等)。这类模具工作时的实际温度一般不超过200~300℃。由于冷作模具钢在加工过程中会受到较大的冲击力和摩擦力作用所以工作环境相对恶劣,就需要对它进行特定的热处理以改善其性能,使其达到最好的使用效果。

【关键词】模具钢;热处理;温度

Cold Work Die Steel and Their Heat Treatment Method

ZHANG Dong-wei

(Xuzhou Electromedchanical Engineering Department of jiangsu United Vocational College,Xuzhou Jiangsu,221011)

【Abstract】Cold work die steel used in the manufacture of the metal under the cold deformation of the mold, such as blanking die, drawing die, bending die, drawing die, etc, sometimes used in the manufacture of other tools(such as scissors, etc.). Actual temperature of this kind of mold work is generally not more than 200~300℃. Due to cold work die steel in the machining process will be affected by the larger impact force and friction force effect so the work environment is relatively bad, you need to specific heat treatment to improve its performance, to the best use effect.

【Key words】Die steel;Heat treatment;Temperature

1 冷作模具钢的性能、化学成分及其种类

1.1 冷作模具钢需满足以下性能要求。

(1)高的硬度和耐磨性,工作时保持锋利的刃口;

(2)较高的强度和韧性,工作时刃部不易崩裂或塌陷;

(3)较好的淬透性,保证淬火态有较高的硬度和一定的淬透深度;

(4)较好的加工工艺性能,热处理变形小,在复杂断面上不易淬裂。

1.2 冷作模具钢的化学成分特点

(1)高碳:碳的质量分数一般在1%左右,个别达2.0%,以保证高硬度和高耐磨性。

(2)高合金:常用的合金元素有Cr、Mn、Mo、W、V等。Mn、Cr等能提高淬透性,碳化物形成元素能形成难溶碳化物,细化晶粒、提高耐磨性。

1.3 常用冷作模具钢的种类

冷作模具钢使用的钢材分为:碳素工具钢、低合金工具钢、高铬及中铬模具钢、基体钢、高速钢等。

(1)碳素工具钢和低合金工具钢:碳素钢一般选用高级优质碳素工具钢,以改善模具的韧性。对耐磨性要求较高、不受或受冲击较小的可选用T13A、T12A;对受较大冲击的模具则应选择T7A、T8A;而对耐磨性和韧性均有一定要求的模具(如冷镦模)可选择T10A。优点是加工性能好、成本低;缺点是淬透性低、耐磨性欠佳、淬火变形大、使用寿命低。故一般只适合制造尺寸小、形状简单、精度低的轻负荷模具。

(3)低合金工具钢常用的钢号有9Mn2V、9SiCr、CrWMn和滚动轴承钢GCrl5。优点是低合金工具钢具有较高的淬透性、较好的回火稳定性、较好的耐磨性和较小的淬火变形,综合力学性能较好。缺点是网状碳化物倾向较大,因韧性不足而可能导致模具的崩刃或折断等早期失效。常用于制造尺寸较大、形状较复杂、精度较高的低中负荷模具。

(4)高铬和中铬冷作模具钢:是一种专用的冷作模具钢,具有更高的淬透性、耐磨性和承载强度,且淬火变形小,广泛用于尺寸大、形状复杂、精度高的重载冷作模具。高铬模具钢Crl2型常用的有三个牌号:Crl2和Crl2MoV、Crl2Mo1V1。Crl2钢的ωC高达2.0%~2.3%,属莱氏体钢。它具有优良的淬透性和耐磨性,但韧性较差,多用于小动载条件又要求高耐磨或形状简单的拉伸模和冲裁模,在正确设计的情况下可以冲压厚度小于6mm的钢板。Crl2MoV和Crl2Mo1V1的ωC降至1.45%~1.70%和1.40%~1.60%。它们有相似的性能和较好的淬透性,在保持Crl2钢优点的基础上,其韧性得以改善,具有一定的热硬性,在用于对韧性不足而易于开裂、崩刃的模具上,已取代Crl2钢;若要求具有好的抗回火稳定性时,则宜选择钼和钒质量分数较高的Crl2Mo1V1钢。

高碳高铬型钢是一种莱氏体钢,锻造与预备热处理方式与高速钢相似,退火后的硬度低于255HBW(见表1)。

2 常用冷作模具钢的热处理方法

2.1 碳素工具钢和低合金工具钢的热处理方法

热处理工艺包括球化退火、淬火与低温回火。由于模具尺寸大、精度要求高,为增加淬透层深度,适当提高淬火温度,延长保温时间。加热温度一般提高10~30℃。采用缓慢升温或分级预热,以防变形。变形要求严格,厚度35mm的低合金模具钢,可采用碱液分级淬火。

2.2 高铬和中铬冷作模具钢的热处理方法

(1)一次硬化法:采用较低的温度淬火,再低温回火。Crl2MoV钢导热性差,淬火前通常进行两次预热。温度分别为:400~500℃和800~850℃,淬火温度为:1030~1050℃。Crl2钢只采用一次硬化法,淬火温度为950~980℃,回火温度为180~200℃,保温时间为2~3h。一次硬化处理使钢具有高的硬度和耐磨性,较小的热处理变形。大多数Crl2钢制冷作模具均使用此工艺。

(2)二次硬化法:高温下淬火,再多次高温回火,使残余奥氏体转变为马氏体,达到二次硬化。Crl2MoV钢的淬火温度为1080~1120℃,回火温度为500~520℃,每次1h,回火次数为3~4次。这样能获得高硬度和高热硬性,但韧性降低,尺寸会涨大。

(3)中铬模具钢是针对Crl2型高铬模具钢中碳化物多而粗大,且分布不均匀的缺点发展起来的钢种。典型的牌号有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MolV,其中Cr4W2MoV使用较多。此类钢的ωC进一步降至1.0%~1.25%,突出的优点是形成的碳化物细小且呈均匀分布状态,韧性明显改善,热处理变形小,综合力学性能较佳。可用于代替Crl2型钢制造易崩刃、开裂与折断的冷作模具,其寿命大幅度提高。

(4)Cr6WV钢的淬火温度为960~980℃,热油淬火。由于这种钢的淬火开裂倾向比高碳高铬钢大,所以在热处理时应注意预热和热介质淬火,并及时回火。回火温度在160~200℃,保温时间为1.5~3h。

2.3 基体钢和低碳高速钢类冷作模具钢热处理方法

对要求高耐磨性的模具(如某些冷挤压的冲头)也有采用高速钢来制造的,为提高它的韧性而研究发展了基体钢,基体钢中共晶碳化物数量少且细小均匀,韧性也相对提高了。近年来研制的基体钢是以W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2钢的基体成分为基础发展改性的。其中含镍基体钢6Cr4Mo3Ni2WV的强度和断裂韧度都较高,但其热加工时易产生内裂而报废,生产成本高。含钛基体钢中6W8Cr4VTi有较高的硬度、强度和高温性能以及回火稳定性,多用于冷冲切边模具等。而6Cr5Mo3W2VSiTi则相对有较好的强韧性,多用于承受冲击载荷较大的冷挤压冷冲压模具。6Cr4W3Mo2VNb和6W6Mo5Cr4V钢有较好的加工工艺性、高强度及较好的韧性,且耐磨性也好,一般多用于要求高强韧性的冷挤压模和冷冲模。基体钢具有更加优良的强韧性,不仅可用做冷作模具钢,也可用做热作模具钢。由于低碳高速钢(如6W6Mo5Cr4V等)碳质量分数或合金元素质量分数下降,碳化物数量减少且均匀性提高,使钢的强韧性明显改善,常用于高冲击载荷下要求耐磨损的模具(见表2)。

【参考文献】

[1]邓明.实用模具设计简明手册[M].北京:机械工业出版社,2006,3.

[2]王鹏驹.模具技术手册(轻工模具手册之一)[M].北京:机械工业出版社,1997.

[3]廖念钊,古莹庵,李硕根.互换性与技术测量[M].北京:中国计量出版社,2000.

[4]我国塑料模具近几年的发展概况[OL].http: zaome.eom/read/6039.

[5]欧美模具企业考察报告[OL].中国模具***,http://.

[6]杨宗毅.使用轧钢技术手册[S].1995.

[7]崔.国内外模具用钢发展概况[J].金属热处理,2007(01).

转载请注明出处学文网 » 冷作模具钢及其热处理方法

学习

未来城市的发展趋势

阅读(36)

本文为您介绍未来城市的发展趋势,内容包括城市里老房子未来的发展趋势,城市老破旧小区未来的发展趋势。当今社会,大都市的弊端早已暴露无遗,资源浪费、环境恶化、空间拥挤、城市蔓延、交通拥堵、房价飞涨等问题成为社会难题,世界上一些大规

学习

信息安全保护管理办法

阅读(65)

本文为您介绍信息安全保护管理办法,内容包括信息安全保护管理办法,信息安全的适度保护原则。第一章总则第一条为加强对计算机信息系统的安全保护,维护公共秩序和社会稳定,促进信息化的健康发展,根据《中华人民共和国计算机信息系统安全

学习

毕业论文中期报告范文

阅读(43)

本文为您介绍毕业论文中期报告范文,内容包括课题中期报告的范文,中期报告专家评估要点范文模板。毕业论文中期报告范文第1篇一、学院领导高度重视学院领导和毕业论文领导小组成员在毕业论文领导小组工作会议上认真学习了《通知》精神,做

学习

《天龙八部》中乔峰形象分析

阅读(86)

本文为您介绍《天龙八部》中乔峰形象分析,内容包括天龙八部对乔峰的描述,天龙八部黄日华版阿朱和乔峰。内容乔峰是金庸《天龙八部》中的主人公,也是作者武侠小说中的第一英雄形象,本文试从“第一大侠诉平生”、“为国为民佛之侠”、“塞上

学习

本雅明:法兰克福学派的奇葩

阅读(41)

本文为您介绍本雅明:法兰克福学派的奇葩,内容包括本雅明与法兰克福学派,本雅明是法兰克福学派吗。【摘要】本雅明的一生是一部颠沛流离的戏剧,博士毕业的他没有顺利拿到法兰克福大学的教授资格。他的论文被当时的学者们评价为“如一片泥

学习

许建辉:韧者行远

阅读(47)

天津北辰医院近几年经历的艰辛,或许也是不少医院深感困惑的行程。位于天津市北辰区的天津北辰医院,坐落在京津路一侧,医院到达市区的车程约在半小时左右。近几年,随着中国城市规模的快速扩张,多数城市的二级医院纷纷败落。天津市的一些区县二

学习

巴蜀历史发展中的“唐代断痕”问题

阅读(40)

内容提要本文通过大量考古材料,证明在巴蜀历史上存在着一个历史遗存上的“唐代断痕”,主要体现在唐代墓葬数量、文物数量前不及两汉,后不及两宋。然后探索深藏于巴蜀历史的“唐代断痕”人文和自然原因,认为从本质上来看,唐代巴蜀地区在全国的

学习

谭红的事业三重门

阅读(54)

很多年前,亦舒曾这么描写林青霞:“这个女子最美的地方,乃是对自己的美,一点信心都没有。这份性格上的特色,使她的神情永远带一份迷茫渴望,眼睛像在恒久地等待某一个人某一件事”。看谭红的眼,修长妩媚,特别是笑的时候,被坚强包裹的柔软悠悠地淌出

学习

幸福花开作文400字

阅读(42)

本文为您介绍幸福花开作文400字,内容包括幸福的花开作文400字,幸福花开的四百字作文。岁月的双眸把每一个孤独的旅人带到了金黄的麦田,那一种温暖的感觉拂去了心田的孤寂。如果说梦境的等待是你无边的追思,那灼眼的光芒便是你心田的那一抹

学习

刘永华 中国透皮贴剂领航者

阅读(47)

一个出身于中医世家的第五代传人,从小目睹父母用祖传秘方治病救人,长大以后担负起家族重任,将祖传秘方发扬光大,历时八年多时间创立了易天红品牌,并立志做中国疗效最好、最安全的外用透皮贴剂。这个年轻人就是易天红系列贴剂的创始人、上海复

学习

汉语中的拉丁语

阅读(39)

本文为您介绍汉语中的拉丁语,内容包括汉语精英和拉丁语的关系,拉丁语和汉语的联系。在10多年的翻译工作中,我继续学习着汉语,但我不再将它当作一个“永恒不变的”“神秘的”或“有重要启迪的”语言。汉语始终在变化当中,也是在一种“澄清”

学习

怎样改变“口味重”的饮食习惯呢

阅读(42)

沈读者:过量饮酒会危害健康,这个道理可以说是妇孺皆知。盐就不一样了,很大一部分人不知道盐的摄入量过多会有害健康。按照世界卫生组织的要求,人均每天固定食盐摄入量不得超过6g。盐中有钠元素,食用腌制或过咸的食品会使钠摄入过量,让人体的血

学习

祁连名胜马蹄寺

阅读(46)

本文为您介绍祁连名胜马蹄寺,内容包括祁连到马蹄寺自驾游,甘肃祁连马蹄寺。马蹄寺位于丝路重镇张掖城南62公里处的马蹄山中,以古刹石窟精美的造型艺术和山地优美的自然风光而著称于世。一个风和日丽的日子,我兴致勃勃地来到肃南裕固族自治

学习

土家族民居――吊脚楼

阅读(45)

本文为您介绍土家族民居――吊脚楼,内容包括土家族吊脚楼民居特点,土家族吊脚楼手工制作。内容土家族的吊脚楼别具民族特色,依山傍水,依势而建,独特的“吊脚”更显民族风情。其集建筑、雕刻、绘画于一体,是土家族建筑的杰出代表。文章主要介

学习

7075铝合金残余应力释放的热处理工艺研究

阅读(58)

本文为您介绍7075铝合金残余应力释放的热处理工艺研究,内容包括7075铝合金材料去应力处理,7075铝合金焊接应力怎么消除。本文介绍了消除7075铝合金残余应力的常用热处理工艺措施,分析了各种热处理技术对消除残余应力所起到的作用,给出了针

学习

镁合金热处理

阅读(50)

本文为您介绍镁合金热处理,内容包括镁合金时效热处理工艺,变形镁合金热处理规范。镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能,是最轻的结构金属材料之一,在航空航天领域具有广泛的应用前景。本文综述了镁合金

学习

金属热处理学报

阅读(58)

本文为您介绍金属热处理学报,内容包括金属热处理学报,金属热处理杂志投稿。合金元素对Ni基高温合金1223K氧化行为的影响热处理对热连轧GH4169合金蠕变性能的影响磁场对AZ80镁合金凝固组织的影响AZ31镁合金挤压长条晶粒的形成机理与消除

学习

熟肉制品加工过程热处理工艺研究现状及分析

阅读(51)

本文为您介绍熟肉制品加工过程热处理工艺研究现状及分析,内容包括熟肉制品加工技术资料选编,熟肉制品国家标准工艺流程。熟肉制品的食用品质决定了消费者的购买趋向,在熟肉制品加工过程中,热处理工艺非常关键。良好的热处理可促进肉的成熟

学习

稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响

阅读(50)

本文为您介绍稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响,内容包括az91镁合金的组织特征,镁合金az91d材料性能。研究了稀土元素Y、Nd和Gd混合添加到AZ91D镁合金中,压铸件镁合金AZ91D的力学性能以及微观组织的影响,试验结果表明:随着稀土元素

学习

钢热处理

阅读(34)

本文为您介绍钢热处理,内容包括钢热处理后的显微组织观察,钢热处理的目的有哪些。钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保暖和冷却以获得所需组织结构和性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可

学习

渗碳预备热处理工艺探究

阅读(36)

本文为您介绍渗碳预备热处理工艺探究,内容包括普通渗碳热处理工艺流程,渗碳热处理工艺曲线。摘要:通过对渗碳试验件预处理的温度、晶粒细化及变形原因的分析,提出了合理的预备热处理方案。关键词:渗碳预备热处理;温度;晶粒;变形1概述渗碳预

学习

浅谈钢的热处理技术

阅读(41)

本文为您介绍浅谈钢的热处理技术,内容包括钢的热处理方法有哪几种,45号钢热处理一般硬度。【摘要】在如今高速发展的社会生活中,钢是我们不可或缺的材料,为了达到人们预想的性能和要求,在这方面有很多研究。其中钢的热处理占了举足轻重的地