冲压模具材料的选择及热处理要求_模具钢材

一. 冲裁模具材料的选择及热处理要求-

冲压模具材料的选择应考虑工件生产的批量。如果批量小，则无需选择使用寿命长的模具材料；冲压工件材料也应考虑。不同材料适用于不同的模具材料。对于冲压模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素。钢的耐磨性取决于碳化物等硬点的状态和基体的硬度。硬度越高，碳化物越多，耐磨性越好。常用的冲压模具钢耐磨性为碳工具钢-合金工具钢-基础钢-高碳高铬钢-高速钢-钢结合金-硬合金。-

此外，还必须考虑工件厚度、形状、尺寸、精度要求等因素对模具材料选择的影响。-

1.长期以来，国内薄板冲裁模钢一直是传统模具钢 T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。-

其中T10A碳工具钢具有一定的强度和韧性。但耐磨性低，淬火易变形开裂，淬火性差，仅适用于形状简单、尺寸小、数量少的切割模具。-

T10A碳工具钢的热处理工艺为：760~810 ℃水或油淬，160~180 ℃回火，硬度59~62HRC。-

CrWMn、9Mn2V它是一种高碳低合金钢，淬火操作简单，淬火性能优于碳工具钢，变形易于控制。但耐磨性和韧性仍较低，适用于工件形状复杂的中批量冲压模具。CrWMn钢的热处理工艺为：淬火温度820~840 ℃油冷 ，回火温度200 ℃，硬度60~62HRC。9Mn2V钢的热处理工艺为：淬火温度780~820 ℃油冷 ，回火温度150~200 ℃，空冷，硬度60~62HRC。注意2000年的回火温度~300 ℃应避免回火脆性范围和体积的明显膨胀。-

Cr12和Cr12MoV高碳高铬钢耐磨性高，淬火变形小，淬火性好。可用于硅钢板切割模具等大规模生产模具。但这种钢碳化物不均匀，容易产生碳化物分析，切割时容易坍塌或断裂。Cr碳含量高，碳化物分布不均匀Cr12MoV严重，脆性更大。-

Cr12型钢的热处理工艺取决于模具的使用要求。当模具需要较小的变形和一定的韧性时，可采用低温淬火和回火（Cr12为950~980 ℃淬火，150~200℃回火；Cr12MoV为1020~1050 ℃淬火，180~200 ℃回火）。

2. 常用于新模具-

为弥补传统模具钢性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具钢：-

（1）Cr12Mo1V1（代号D钢 是仿美国的ASTM标准中的D属于二钢引进 钢种Cr12型钢。由于D2钢中Mo、V含量增加，晶粒细化，碳化物分布改善D2钢的强韧性(冲击韧性和抗弯强度比Cr12MoV钢材提高了耐磨性和耐回火稳定性Cr12MoV更高。可采用深冷处理，提高硬度，提高尺寸稳定性。D2钢冲裁模具的使用寿命高于2钢冲裁模具Cr12MoV钢模具。-

（2）Cr6WV耐磨性高，变形性高，碳和铬含量低于Cr碳化物分布比12型钢更好Cr12MoV均匀，淬透性好。热处理变形小，加工性能好。抗弯强度和冲击韧性优于Cr12MoV， 只是耐磨性略低于Cr12型钢。用于高硬度、高耐磨板冲裁模具，冲击力大，Cr12型钢。-

（3）Cr4W2MoV钢 也是高 耐磨微 变形高碳中铬钢Cr碳化物均匀性好，耐磨性高于12型钢Cr12MoV，适用于制造形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢板冲压模具。-

Cr4W2MoV钢的热处理工艺：低温淬火、低温回火工艺：淬火温度960~980 ℃，回火温度280~320 ℃，硬度60~62HRC。淬火温度为1020~1040 ℃，

（4）7CrSiMnMoV(代号CH-1)钢 为空淬微变形 低合金钢和火焰淬火钢，可用于局部淬火和淬火模具刃口。淬火温度(800~1000 ℃），淬透性和淬硬性好(可达60 HRC以上)强度和韧性高，坍 刃 后可补焊。CrWMn、Cr12MoV钢，制作形状复杂的冲裁模。CH-1钢推荐热处理工艺:淬火温度900~920 ℃， 油冷 ，190~200 ℃回火1~3小时，硬度58~62 HRC。-

（5）6CrNiSiMnMoV(代号GD) 是一种性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性高。CrWMn和Cr12MoV钢，不易坍塌或断裂。特别适用于细长、薄片 凸模及大型、复杂形状、薄壁凸凹模。-

GD热处理工艺推荐：淬火温度870~930 ℃（900 ℃加热盐浴炉(45)s/mm）， 175~230 ℃回火2小时，硬度58~62 HRC。空冷可淬火 ，也可用火焰加热淬火。-

（6）9Cr6W3Mo2V2(代号GM)钢 是一种耐磨性高、韧性高的合金钢，具有良好的耐磨性、韧性和加工性能Cr12型钢可用于高速压力机冲压下的多工位 级进模等精密模具，是耐磨精密冲压模具的理想钢材。-

GM钢的热处理工艺:淬火温度1080~1120 ℃，硬度64~66HRC。回火温度540~560 ℃，回火二次。-

（7）Cr8MoWV3Si (代号ER5)钢 是一种耐磨性高、强度高的 合金钢，电火花加工性能好，强度、韧性、耐磨性均优于Cr12型钢适用于大型精密冲压模具。用于硅钢板冲裁模具，一次刃 磨削寿命21万次，总寿命360万次，是目前合金钢冲裁硅钢板的较高寿命水平。-

ER5钢推荐热处理工艺：1150 模具耐磨性高，韧性高℃淬火，520~530 ℃回火3次；1120模具用于重载服务~1130 ℃淬火，550 ℃回火3次。-

3.硬合金

当工件批量较大时，可以考虑选择硬度和耐磨性高于各种模具钢的硬合金 或钢结合硬合金。作为模具材料的硬合金为钨钴 ，随着 钴含量的增加、韧性和弯曲强度的增加，硬度降低。对于冲击较小的模具，可选择 钴含量较低的 YG10X；钴含量高的 可以选择中等或大的模具YG15或YG20.硬合金的缺点是韧性差，加工困难。作为模具的工作部件，可以设计为镶嵌结构。钢结硬合金 的性能介于硬合金和高速钢之间，可用于机械加工和热处理，可用于制造复杂的高寿命模具。钢结硬合金 用作切割模具DT、GT35、TLMW50、GW50等。