优良性能的国产新型冷作模具钢使国产模具寿命得到了很大提高

    模具需要量的急剧增加，模具制造业已经逐步发展成为一个独立的行业，而且其发展速度领先于其他行业。模具钢的生产和制造是衡量现代模具整体技术水平的指标，也是模具工业发展中不可忽视的重要环节。随着少无切削和精密成形技术在我国的快速发展，为此，国内一些大学、研究所、钢厂和模具使用单位相继开发了许多具有优良性能的模具钢，使国内模具的使用寿命得到了很大提高，并使我国模具钢的钢种系列逐渐得到了补充和完善。
    对冷作模具钢材的主要性能要求是：良好的耐磨性，足够的强度和韧性，高的疲劳寿命，良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。九十年代以前，国内常用的冷作模具钢有：碳素工具钢T10A，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si；高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2；轴承钢GCr15；弹簧钢60Si2Mn，渗碳钢20Cr、12CrNi3A；不锈钢3Cr13等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和 W18Cr4V。为满足生产要求，国内先后研究开发了一系列新型冷作模具钢。 
    Cr12系列冷作模具钢是较广泛采用的钢种系列，具有良好的淬透性和耐磨性，但共晶碳化物偏析较严重，韧性较差，淬火后异常变形较大。为弥补此类钢的性能缺陷，国内先后开发了一些高强韧耐磨钢，如7Cr7Mo2V2Si(代号LD)、Cr8MoWV3Si(代号ER5)、9Cr6W3Mo2V2(代号GM)、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。与Cr12、Cr12MoV相比，此类钢的碳和铬的含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；适当增加了W、Mo、V等合金元素的含量，从而增强了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此类钢在具有良好的强韧性的同时，还有优良的耐磨性和较好的综合性能，主要用于制造承受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。
    7Cr7Mo2V2Si，代号LD，最初是针对冷镦模具而研制的。其碳含量低于G．Steven推荐的"平衡碳"规律，使钢在具有高硬度的同时，又具有较好的韧性；加入Cr、Mo、V合金元素，有利于二次硬化，保证钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨性；加入一定量的Si，以强化基体，提高回火稳定性。LD钢常用的热处理工艺是1100～1150℃ 淬火，530～570℃回火，回火后硬度 HRC57～63。1100℃淬火后的组织为细针马氏体+残留奥氏体+剩余碳化物，晶粒度10.5级。1100℃淬火、570℃回火后的组织为回火马氏体+残余碳化物。 LD钢已被广泛应用于制造冷锻、冷冲、冷压、冷弯等承受冲击、弯曲应力较大，要求耐磨损的各类冷作模具。 
    Cr8MoWV3Si，代号ER5，在具有较高强韧性的同时，又具有突出好的耐磨性。该钢在回火过程中弥散析出的特殊碳化物，是ER5比Cr12系钢具有更高强韧性和耐磨性的重要原因。ER5钢适用于制造承受冲击力较大，冲击速度较高的精密冷冲，重载冷冲以及要求高耐磨的其他冷作模具。
    9Cr6W3Mo2V2，代号GM，也是以提高耐磨性为主要目的而研制的高耐磨冷作模具钢。该钢通过Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素的合理配比，并根据"平衡碳"规律配碳，使钢具有最佳的二次硬化能力及抗磨损能力，同时又保持了较高的强韧性和良好的冷热加工性能，适用于制造冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精密、高耐磨冷作模具。
    高速钢基体钢具有相当于正常淬火高速工具钢的基本成份，并允许钢中保留5%左右的过剩碳化物，另外再适当增加或减少某些元素的含量。此类钢有效地解决了高速钢碳化物不均匀分布和韧性较差的问题，钢的抗弯强度、韧性、塑性和疲劳抗力高于高速钢，但耐磨性低于高速钢，用于制造要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。由于高速钢基体钢的红硬性好，所以也用于制造热作模具。国内研制的高速钢基体钢有：6Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、6Cr4Mo3Ni2WV（代号CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAl（代号012Al）、65W8Cr4VTi（代号LM1）、6Cr5Mo3W2VSiTi（代号LM2）、5Cr4W5Mo2V（代号RM2）、5Cr4Mo2W2VSi等。
    6Cr4W3Mo2VNb，其基体成份相当于淬火后的W6Mo5Cr4V2钢，但碳含量较一般基体钢高，以增加碳化物量和提高耐磨性。加入0.2～0.35%Nb，以提高钢的强韧性和改善工艺性。65Nb用于制造冷挤压、厚板冷冲、冷镦等承受较大载荷的冷作模具，也可用于温热挤压模具。
    国内开发的低合金冷作模具钢中，有7CrSiMnMoV（代号CH-1）、6CrMnNiMoVSi（代号GD）、 6CrMnNiMoVWSi（代号DS）、CrNiWMoV等。这些钢的淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合，适用于制造精度复杂模具。 
    火焰淬火钢7CrSiMnMoV，代号CH-1，在820～1000℃淬火，可获得HRC60以上的硬度，是一种空淬微变形钢，可以火焰加热空冷淬硬。该钢的耐磨性尽管比Cr12MoV差，但比9Mn2V和T10A好；抗弯强度、抗压强度和冲击韧性都优于Cr12MoV和9Mn2V；热处理后的变形量和常用的Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr4W2MoV等钢相当。CH-1钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可用于代替T10A、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12MoV等制造对强韧性要求较高的冷作模具，如冲孔凸模、中薄钢板（2～5mm厚）的修边落料模等。由于该钢可以采用火焰加热空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽车模具。
    6CrMnNiMoVSi，代号GD，较CH钢增加了0.85%左右的Ni，进一步强韧化了基体。该钢的淬火温度范围较宽，淬透性好，也可火焰加热空冷淬火，具有良好的强韧性。当用于制造易崩及断裂的冷冲模具时，模具寿命较高。 
    电子工业中的部分磁性元件需用无磁性的模具生产，无磁模具钢7Mn15Cr2Al3V2WMo的导磁系数很低，强度、耐磨性也良好，但切削加工比较困难。国内开发的无磁模具钢有18Mn12Cr18NiN（代号A18）、8Mn15Cr18（代号WCG）、50Mn18Cr4WN（简称 50Mn）等。其中50Mn具有低磁导率，较高强度和良好的加工性能，经1020～1070℃（水冷）固溶处理后，硬度HRC30左右。再经过590℃士10℃时效，硬度上升至HRC35左右。

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