冷作模具钢的发展现状综述

　　模具工业的发展是一个国工业水平的重要标志之一.目前.我国的模具技术及模具寿命与一些工业发达国jia相比.仍存在较大差距。特别是在模具使用寿命上还应进行更深层次的研究。

　　冷作模具的主要失效形式是断裂、变形、磨损。冷作模具材料的成分、组织、质量及性能对冷作模具的承载能力、使用寿命、加工精度、制造成本等均有很大影响。本文主要介绍冷作模具的发展现状.并对代表钢种进行简要介绍。

　　1.传统冷作模具钢

　　我国传统的冷作模具钢有CWrMn(低合金工具钢)、Cr12(高碳高铬工具钢)及高速钢。其中.crWMn钢具有适当的淬透l生和耐磨性.热处理畸变小.但锻后易形成网状碳化物：高碳高铬工具钢具有高的耐磨性，但其碳化物偏析较严重，特别在规格尺寸较大时，反复墩拔收效不大。m1981年.我国引人国际通用的Cr12Mo1V钢.与Crl2钢相比.该钢的碳化物偏析略有改善.强度与韧性稍有提高.模具的使用寿命亦有不同程度的提高 ：高速钢W18Crl4有更高的耐磨性和强度。常用于制作模具，但其韧性不能满足复杂、大型和受冲击负荷大的模具的需要。

　　2.新型冷作模具钢

　　冷作模具的工作条件要求冷作模具钢具有良好的耐磨性和足够的强韧性。鉴于传统钢种的缺点，我国也研发了许多新型的钢种：

　　2.1低合金冷作模具钢

　　这类钢的主要特点是工艺性好、淬火温度低、热处理畸变小、强韧性好。并且有适当的耐磨性.如GD(6crMnNiMoVSi)钢、GH—l(7CrSiMnMoV)钢、DS(6CrNiWMoV)钢等。GD钢中加人了少量Ni.si.既强化了基体又提高了低温回火抗力.Mo和v的加人可细化晶粒.用于制造易断裂的模具有较高的使用寿命。CH一1钢的成分与日本的SX105V钢相同，是一种火焰淬火钢.常用于制造汽车等生产线上用的模具零件，火焰淬火时，加热模具刃口切料面，硬化层下有一个高韧性的基体做衬垫，从而使模具获得较高的使用寿命。DS钢是一种抗冲击冷作模具钢.其中韧性显著优于常用的高韧性刀片用工具钢

　　2.2高韧性高耐磨冷作模具钢

　　此类钢的主要发展趋势是降低高cr钢cr12的C及cr含量以减少碳化物偏析，提高钢的韧性：与此同时提高钨、钼、钒等的含量以形成高硬度碳化物以提高耐磨性.从而使其综合性能优于cd2钢。如SLD10钢的主要合金元素含量为Cr7.0% 。Mo2.88% ，V 0.38% .Si0.99%，Mn 0.37%，可见成分中不断降低cr含量及碳含量，与此同时，提高Mo、V含量。H这类钢主要用于冷挤压模、冷冲模、冷镦模及高强度螺栓的滚丝模等.都取得了良好的使用效果 GM(9Cr6w3Mo2V2)钢也是一种高硬度冷作模具钢，是制作精密、耐磨和高使用寿命冷作模具的新钢种.属莱氏体钢.其主要性能均优于Crl2型钢。此钢进一步的降低了cr的含量而提高了w、v的含量。w、Mo、V的含量提高淬透性、细化晶粒、强化二次硬化效果。GM钢在韧性和强度上也优于普通的高碳高铬钢及高速钢.硬度指标高于基体钢及高碳高铬钢.抗弯强度和压缩屈服点远高于高铬钢.其中抗弯强度高出约70%。

　　2.3火焰淬火冷作模具钢

　　7CrMnSiMnMoV应用为普遍.其特点是淬火温度范围宽、淬透性较高及火焰淬火方便易行。用其制造大型、复杂的冷作模具。其可用于模具刃口部位.经氧一乙炔火焰加热到淬火温度.然后空冷即达到淬硬目的。变形小，不需经过其他加工。淬火处理的模具与碳索工具钢、低合金模具钢相比。具有较长的使用寿命.并可使模具生产周期缩短30%，成本降低lO%一20%，热处理节约能源80%左右，为冲模制造工艺实现高效、低成本、节能开辟厂新途径。

　　2.4粉末冶金高耐磨冷作模具

　　粉末冶金技术的发展和热等静压的应用使得无偏析粉末高速钢的生产和使用成为现实。该类钢的主要特点是强韧性、可磨削性、等向性、热处理工艺性都优于一般高速钢.并有比较高的使用寿命。口1耐磨性(高硬度)与耐冲击性(高韧性)历来是冷作模具钢的一对主要矛盾，常规生产工艺难以生产的超高碳、高合金(尤其是高钒含量)、高耐磨性的模具钢.以及碳基碳化钛粉末冶金等，粉末冶金技术可以有效地解决耐磨性与耐冲击性之间的矛盾 但目前此工艺生产成本较高.要广泛应用需降低工艺成本

　　2.5低碳高速钢

　　低碳高速钢f如6W6M05Cr4V等油于降低了碳化物的含量和分布均匀性，使其在保持硬度和耐磨性的同时，抗弯强度、冲击韧性和塑性都有显著提高.虽然耐磨性略低.仍可用低温氮碳共渗提高表面硬度和耐磨性。哄热处理工艺：1080—1 180%盐浴炉加热(15～20s/mm)油淬，520—560%1~I火2次，硬度57—63HRC。

　　3.结束语

　　近年来我国冷作模具钢材料发展较快.已初步形成了我国的模具钢系列.其中一些模具材料的性能优越.达到国际先水平。为适应行业的发展，应该进行相应的模具钢的强化机理及失效形式的研究。

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