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沖壓模具鋼材料的選擇和熱處理要求
來源: | 作者:東啟特鋼 | 發布時間: 2021-06-11 | 65 次瀏覽 | 分享到:
沖壓模具鋼材料的選擇和熱處理要求
  沖壓模具鋼材料的選擇和熱處理要求


  1.沖裁模材料的選擇和熱處理要求


  選擇沖裁模材料時,應考慮工件生產的批號。如果批號不大,不需要選擇壽命長的模具材料;還要考慮被沖工件的材質,適合不同材質的模具材質也不一樣。對于沖裁模來說,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。鋼的耐磨性取決于硬質點相如碳化物的狀態和基體的硬度。兩者硬度越高,碳化物越多,耐磨性越好。普通沖壓模具鋼的耐磨性是碳素工具鋼-合金工具鋼-基體鋼-高碳和高鉻鋼-高速鋼-鋼結硬質合金-硬質合金。

模具鋼
  此外,還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸和精度對模具材料選擇的影響。


  1.傳統模具鋼長期以來,國內薄板沖裁模用鋼有T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV等。


  T10A是碳素工具鋼,具有一定的強度和韌性。但由于耐磨性低,淬火時易變形開裂,淬透性差,只適用于形狀簡單、尺寸小、工件數量少的沖裁模。


  T10A碳素工具鋼的熱處理工藝為760~810℃水淬或油淬,160~180℃回火,硬度為59~62HRC。


  CrWMn和9Mn2V是高碳低合金鋼,淬火操作簡單,淬透性比碳素工具鋼好,變形容易控制。但耐磨性和韌性仍較低,可用于中等批量和復雜工件形狀的沖裁模。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。注意回火脆性和200~300℃回火溫度范圍內的顯著體積膨脹,應避免。


  Cr12和Cr12MoV是高碳高鉻鋼,耐磨性高,淬火時變形小,淬透性好,可用于批量生產模具,如硅鋼片沖裁模具。但這類鋼具有碳化物不均勻性,容易產生碳化物偏析,在下料時容易崩邊或斷裂。其中,Cr12比Cr12MoV含碳量更高,碳化物分布更不均勻,脆性更大。


  Cr12型鋼熱處理工藝的選擇取決于模具的應用要求。當模具要求變形小,有一定韌性時,可低溫調質(Cr12 950~980℃淬火,150~200℃回火);Cr12MoV在1020~1050℃淬火,180~200℃回火。為了提高模具的使用溫度,提高其淬透性和紅硬性,可采用高溫淬火和回火(Cr12在1000~1100℃淬火,480~500℃回火);Cr12MoV在1110~1140℃淬火,500~520℃回火。


  應避免高鉻鋼在275~375℃回火脆性。


  2.常用模具的新鋼種


  為了彌補傳統模具鋼的不足,我國開發或引進了以下性能較好的鋼:


  (1)Cr12mo 1 v1(D2代碼)鋼是從美國ASTM標準中的D2鋼進口的,屬于Cr12型鋼。隨著D2鋼中鉬和釩含量的增加,晶粒得到細化,碳化物分布得到改善。因此,D2鋼的強度和韌性(沖擊韌性、彎曲強度和撓度)高于Cr12MoV鋼,耐磨性和抗回火性也高于Cr12MoV鋼。低溫處理可用于提高硬度和尺寸穩定性。D2鋼沖裁模的壽命比Cr12MoV鋼模具長。


  D2鋼的鍛造性能和熱塑性成形性略差于Cr12MoV鋼,切削加工性和熱處理工藝與Cr12鋼相似。


  (2)cr6vv鋼是高耐磨、微變形、高碳、中鉻鋼,其碳、鉻含量低于Cr12鋼。碳化物分布比Cr12MoV鋼更均勻,具有良好的淬透性。熱處理變形小,可加工性好??箯潖姸群蜎_擊韌性優于Cr12MoV,但耐磨性略低于Cr12型鋼。用于高硬度、高耐磨性的沖裁模,效果優于Cr12型鋼。


  鋼的常用熱處理工藝是:淬火溫度9701~000℃,可用熱油或硝酸鹽淬火冷卻,小零件可采用空氣冷卻?;鼗饝诖慊鸷罅⒓催M行,回火溫度為160210~℃,硬度為58~62HRC。


  (3)Cr4W2MoV鋼也是一種高耐磨、微變形、高碳、中鉻鋼。代替Cr12型鋼開發的鋼碳化物均勻性好,耐磨性比Cr12MoV高,適用于制作形狀復雜、尺寸精度要求高的沖壓模具,可用于硅鋼片沖裁模具。


  Cr4W2MoV鋼的熱處理工藝:當要求高強度和高韌性時,采用低溫淬火和回火工藝:淬火溫度960~980℃,回火溫度280~320℃,硬度60~62HRC。當需要較高的熱硬度和耐磨性時,采用高溫淬火和回火:淬火溫度為1020~1040℃,回火溫度為50±0~540℃,硬度為60~62HRC。


  (4)7crsinmov(代號CH-1)鋼為空氣淬火微變形低合金鋼和火焰淬火鋼,可通過火焰局部淬火使模具刃口硬化。淬火溫度(800~1000℃),良好的淬透性和硬化能力(60 HRC以上),高強度和韌性,切片后補焊??商娲鶦rWMn和Cr12MoV鋼制作形狀復雜的沖裁模。CH-1鋼推薦的熱處理工藝為900~920℃淬火,油冷,190~200℃回火1~3h,硬度58~62 HRC。


  (5)6CrNiSiMnMoV(代號GD)鋼是一種淬透性好、空氣淬火變形小、耐磨性高的高韌性低合金鋼。其強度和韌性明顯高于CrWMn和Cr12MoV鋼,不易開裂或斷裂。特別適用于細長片狀沖頭和大型復雜薄壁沖頭。


  GD鋼推薦的熱處理工藝為淬火溫度870~930℃(900℃最佳),鹽浴爐加熱(45s/mm),油冷或風冷,175~230℃回火2h,硬度58~62 HRC。因為它可以通過空氣冷卻硬化,也可以通過火焰加熱淬火。


  (6)9Cr6W3Mo2V2(代號GM)鋼是一種高耐磨、高強度、高韌性的合金鋼,具有良好的工藝性能,其耐磨性、韌性和加工性能均優于Cr12型鋼??捎糜诟咚贈_壓下的多工位級進模等精密模具,是一種理想的耐磨精密沖壓模具鋼。


  GM鋼熱處理工藝:淬火溫度1080~1120℃,硬度64~66HRC?;鼗饻囟?40~560℃,回火兩次。


  (7)cr8 mov3si(代號ER5)鋼是一種高耐磨、高強韌性合金鋼,比Cr12型鋼具有更好的EDM性能、強韌性和耐磨性,適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片落料模具,一次磨邊壽命21萬次,總壽命高達360萬次,是目前合金鋼模具切割硅鋼片較高的壽命水平。


  ER5鋼推薦的熱處理工藝為:高耐磨、高強韌性的模具,1150℃淬火,520~530℃回火三次;模具采用1120~1130℃淬火,550℃回火三次,在重載條件下使用。


  3.硬質合金和鋼結硬質合金


  當工件批量特別大時,可以考慮硬度和耐磨性比各種模具鋼更高的硬質合金或鋼結硬質合金。用作模具材料的硬質合金是鎢和鈷。隨著鈷含量的增加,韌性和抗彎強度增加,而硬度降低。YG10X具有低鈷含量的金屬可用于沖擊力較小的模具。鈷含量高的YG15或YG20可用于中等或大沖擊力的模具。硬質合金的缺點是韌性差,加工困難。作為模具的工作部分,可以設計成馬賽克結構。鋼結硬質合金的性能介于硬質合金和高速鋼之間,可進行機械加工和熱處理,可用于制造復雜的長壽命模具。有DT,GT35,TLMW50,GW50等等。
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