第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范課件

第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2022/12/22第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2022/12/18第二節(jié)冷作1一、低淬透性冷作模具鋼（一）碳素工具鋼（二）GCr15鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范一、低淬透性冷作模具鋼（一）碳素工具鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱2（一）碳素工具鋼1、

優(yōu)點：價格便宜，來源方便，較高的硬度，一定的耐磨性，易于鍛造，易于軟化。

缺點：淬透性差，淬火易于變形、開裂，模具壽命短。典型鋼種：T7A、T10A、T12A第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（一）碳素工具鋼1、典型鋼種：T7A、T10A、T12A第二3（一）碳素工具鋼2、熱加工工藝1）鍛造鍛造工藝見表2~3。工藝要點：終鍛溫度不能過高，冷卻速度不宜過緩（鍛后空冷），以避免析出二次網(wǎng)狀滲碳體。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（一）碳素工具鋼2、熱加工工藝1）鍛造鍛造工藝見表2~4無粗大或網(wǎng)狀碳化物時，采用球化退火。出現(xiàn)粗大或網(wǎng)狀碳化物時，先正火再球化退火。2）退火與正火鍛后模具毛坯應(yīng)經(jīng)預(yù)備熱處理：球化退火和正火工藝見表2-4、2-5。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范無粗大或網(wǎng)狀碳化物時，采用球化退火。2）退火與正火鍛后模具毛53）淬火與回火碳素工具鋼淬火和回火工藝規(guī)范見表2-6，但對于具體模具應(yīng)進(jìn)行選擇。淬火溫度的選擇,考慮的因素見圖2-1、2-2。圖2-1淬火溫度對T10A鋼強(qiáng)韌性的影響圖2-2淬火溫度對T8鋼淬硬層深度的影響第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火碳素工具鋼淬火和回火工藝規(guī)范見表26

綜合分析如下：提高淬火溫度，鋼的強(qiáng)韌性下降，變形、開裂的傾向增大。但提高淬火溫度，可提高淬透性，增加硬化層深度，提高模具的承載能力。據(jù)此，碳素工具鋼制模具的淬火溫度選擇原則是：對于小型模具，可采用較低淬火溫度（760~780℃）。對于較大型模具，適當(dāng)提高淬火溫度（800~850℃）。對于形狀復(fù)雜的模具，應(yīng)采用較低淬火溫度。淬火冷卻方式的選擇冷卻方式水溶液、油冷水溶液—油、水溶液—硝鹽分級淬火、等溫淬火具體冷卻方法及適用范圍見表2-7。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范綜合分析如下：提高淬火溫度，鋼的強(qiáng)韌性下降，7回火溫度選擇淬火后應(yīng)及時回火，回火溫度根據(jù)性能要求而定。圖2-3碳素工具鋼的力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系硬度要求較高時，宜采用150~200℃回火?？箯潖?qiáng)度要求較高時，宜采用220~280℃回火回火時間1~2小時回火冷卻油冷或硝鹽浴第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范回火溫度選擇淬火后應(yīng)及時回火，回火溫度根據(jù)83、應(yīng)用范圍碳素工具鋼只適宜制作尺寸較小、形狀簡單受載輕、生產(chǎn)批量不大的模具。如：T7-輕載小型冷作模T8-拉深模T10-冷鐓模T12-拉絲、切邊模第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍碳素工具鋼只適宜制作尺寸較小、形狀9（二）GCr15鋼1、主要性能特點GCr15鋼是專用軸承鋼，冶金質(zhì)量較高，與碳工鋼相比：硬度高，耐磨性好接觸疲勞強(qiáng)度高淬透性高，淬、回火變形開裂傾向小回火穩(wěn)定性高，有較高的強(qiáng)韌性使用壽命大幅提高第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）GCr15鋼1、主要性能特點GCr15鋼是專用軸承鋼，102、熱加工工藝GCr15鋼的鍛造性能較好，工藝規(guī)程一般是：加熱溫度：1050~1100℃始鍛溫度：1020~1080℃終鍛溫度：850℃，鍛后緩冷。鍛造工藝不當(dāng)，碳化物將出現(xiàn)不良分布。1)鍛造第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝GCr15鋼的鍛造性能較好，工藝規(guī)程一般是：鍛112)球化退火與正火鍛后采用等溫球化退火：加熱溫度：770~790℃，保溫2~4h。等溫溫度：690~720℃，等溫4~6h。退火后硬度：217~255HBW。鍛后若出現(xiàn)網(wǎng)狀、條狀碳化物，在退火前必須正火。正火工藝：加熱溫度930~950℃。冷卻方式小型模塊，空冷；較大模塊，鼓風(fēng)或噴霧；大型模塊，熱油中冷卻。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2)球化退火與正火鍛后采用等溫球化退火：加熱溫度：770~7123）淬火與回火淬火加熱溫度：830~860℃，油冷。尺寸較大或分級淬火的模具，宜選840~860℃。尺寸較小模具，宜選830~850℃。箱式爐加熱應(yīng)比鹽浴爐加熱溫度高。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火淬火加熱溫度：830~860℃，油冷。第二節(jié)冷13

3、應(yīng)用適于制作精度要求較高的小尺寸落料模冷擠壓模搓絲板成型模

第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范14

二、低變形冷作模具鋼成分特點：碳工鋼+少量Gr、Mn、Si、W、V典型鋼種：CrWMn、9Mn2V、MnCrWV（一）CrWMn1、主要性能特點淬透性良好（φ40~φ50模具油中可淬透）耐磨性良好（W碳化物作用）淬火變形小易形成網(wǎng)狀碳化物，鍛造不良，韌性差第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范二、低變形冷作模具鋼成分特點：碳工鋼+少量Gr、Mn、S15終鍛：800~850℃，鍛后空冷至650℃后緩冷2)退火與正火

退火工藝：加熱790~830℃，等溫700~720℃，保溫1~2h，爐冷至550℃出爐。

鍛造不良，出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物或粗大晶粒時，需正火。正火工藝：930~950℃保溫后空冷2、熱加工工藝1）鍛造加熱：1100~1150℃，始鍛：1050~1100℃第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范終鍛：800~850℃，鍛后空冷至650℃后緩冷2)退火與正163)淬、回火圖2~6、2~7為CrWMn鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系：綜合兩圖分析：普通淬火溫度820~840℃油冷適宜，硬度可達(dá)63~65HRC。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3)淬、回火圖2~6、2~7為CrWMn鋼的力學(xué)性能與淬火溫17圖2~8為CrWMn鋼兩種淬火方法性能比較。---普通淬火—等溫淬火要求高韌性的模具，采用等溫淬火合適。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~8為CrWMn鋼兩種淬火方法性能比較。要求高韌性18CrWMn鋼回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系。由圖可見160~200℃合適第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范CrWMn鋼回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系。由圖可見160193、應(yīng)用范圍主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁模、拉深模、彎曲模、翻邊模CrWMn鋼碳化物易產(chǎn)生偏析的問題，生產(chǎn)中往往難以解決，造成模具使用中脆斷損壞比較嚴(yán)重，建議選用MnCrWV或9CrWMn鋼替代。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁20（二）9Mn2V鋼1、主要性能特點

與CrWMn鋼相比，二者耐磨性相近，9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂的傾向性比CrWMn鋼小淬透性低回火穩(wěn)定稍差。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）9Mn2V鋼1、主要性能特點與CrWMn鋼相比，212、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1130~1160℃，終鍛：800~850℃，空冷至650~700℃轉(zhuǎn)入爐灰中冷卻。2）退火加熱750~770℃/3~5h，等溫0~700℃/4~6h。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1130~1160℃，終鍛：223）淬、回火圖2~11、圖2~12為9Mn2V鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系。圖2~11圖2~12由圖分析可知：9Mn2V鋼的淬火溫度范圍較寬，在840℃以下淬火，力學(xué)性能基本不變，840℃以上淬火，綜合力學(xué)性能將會下降。因此合適的淬火溫度為780~840℃，根據(jù)模具的性能要求在此范圍可適當(dāng)調(diào)整。淬火一般采用油冷，形狀復(fù)雜的模具可用100℃熱油冷卻或硝鹽浴分級淬火。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬、回火圖2~11、圖2~12為9Mn2V鋼的力23圖2~14是回火溫度對9Mn2V鋼的硬度和沖擊韌性的影響因此，9Mn2V鋼適宜的回火溫度為160~180℃。在200~250℃回火，出現(xiàn)明顯的回火脆。在200℃以上回火，硬度下降速率增大，表明回火穩(wěn)定性差。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~14是回火溫度對9Mn2V鋼的硬度和沖擊韌性的24（三）其他低變形冷作模具鋼應(yīng)用較多的低變形冷作模具鋼還有9CrWMn、MnCrWnV、SiMnMo等。往往作為CrWMn和9Mn2V的替代鋼種，使用效果良好。3、應(yīng)用范圍9Mn2V鋼適用于制作鋼板厚度小于4mm的冷沖模制作精密量具第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（三）其他低變形冷作模具鋼應(yīng)用較多的低變形冷作模具鋼25從成分特點看屬于高碳高鉻鋼從組織特點看屬于萊氏體鋼從應(yīng)用上看，應(yīng)用廣，用量大。既有傳統(tǒng)鋼種，也有新型鋼種。典型鋼號有：Cr12Cr12MoVCr12Mo1V1Cr4W2MoV三、高耐磨微變形冷作模具鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范從成分特點看屬于高碳高鉻鋼三、高耐磨微變形冷作模具鋼第二節(jié)冷26包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（一）Cr12型鋼1、主要性能特點組織中含有大量鉻的碳化物顆粒，耐磨性高。具有高硬度、高抗壓強(qiáng)度和高承載能力。淬火變形小，通過淬火溫度的調(diào)整可達(dá)微變形程度。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（一）27Cr12型鋼特點比較Cr12碳量高達(dá)2.3%，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大；Cr12MoV碳量減少至1.5%，Mo、V加入碳化物細(xì)化，韌性增加；Cr12Mo1V1鋼Mo、V進(jìn)一步增加，碳化物更加細(xì)化，韌性更好，但鍛造性稍差，難退火。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范Cr12型鋼特點比較Cr12碳量高達(dá)2.3%，碳化物不均勻282、熱加工工藝1）鍛造Cr12型鋼因是萊氏體鋼，軋制后仍殘留明顯的帶狀和網(wǎng)狀碳化物，將造成模具淬火開裂，嚴(yán)重?fù)p害鋼的力學(xué)性能，必須嚴(yán)格鍛造，使碳化物級別符合要求。（P24：表2~11為碳化物級別與力學(xué)性能的關(guān)系）

鍛造工藝預(yù)熱750~850℃，加熱1050~1100℃始鍛1000~1050℃，終鍛850~900℃Cr12型鋼鍛造性能差，必須堅持多向、多次鐓拔才能使碳化物碎化并分布合理。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造Cr12型鋼因是萊氏體鋼，軋制后仍292）退火鍛后應(yīng)及時退火。等溫退火工藝加熱850870℃/2~4h等溫740~760℃/4~6h爐冷至550℃以下出爐空冷退火后的硬度為207~255HBW，便于切削加工。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2）退火鍛后應(yīng)及時退火。等溫退火工藝加熱850870℃/303）淬火與回火溫度大于1050℃淬火，奧氏體變粗，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度明顯降低。圖2~15、2~16是淬火溫度對Cr12MoV鋼的組織和性能的影響。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火溫度大于1050℃淬火，奧氏體變粗，抗彎強(qiáng)31圖2~17、2~18、2~19是回火溫度對Cr12MoV鋼力學(xué)性能的影響。圖2~17圖2~18圖2~19由圖分析可見：鋼在520℃左右回火出現(xiàn)明顯的二次硬化。在200℃左右回火，其抗彎、抗壓強(qiáng)度最高。在400℃左右回火，斷裂韌度最高。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~17、2~18、2~19是回火溫度對Cr12MoV鋼力32因此，Cr12型鋼的淬火、回火溫度應(yīng)根據(jù)模具的性能要求而定，一般可選用三種淬回火工藝。

①低溫淬火及低溫回火性能特點：具有高的硬度、耐磨性及韌性，抗壓強(qiáng)度較低

②高溫淬火及高溫性能特點：具有高耐磨性、熱硬性及較高抗壓強(qiáng)度。

③中溫淬火及中溫回火性能特點：最好的韌性，較高的斷裂韌度。Cr12型鋼淬火可采用空冷、油冷、分級淬火，回火可采用油冷或空冷，回火次數(shù)1~3次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范因此，Cr12型鋼的淬火、回火溫度應(yīng)根據(jù)模具的333、應(yīng)用范圍

Cr12鋼：只適用于制造沖擊負(fù)荷小、耐磨性要求高的沖切薄硬鋼板的沖裁模。

Cr12MoV和Cr12Mo1V1鋼：廣泛用于制造大截面、形狀復(fù)雜的重載模具，如切邊模、落料模、滾邊模、拉絲模。Cr12Mo1V1脆斷傾向最小，模具壽命是Cr12MoV的幾倍。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍Cr12鋼：Cr12Mo34（二）Cr4W2MoV鋼是新型中合金冷作模具鋼Cr量比Cr12型鋼減少2/3，性能相近主要特點如下：1、主要性能特點①共晶碳化物顆粒細(xì)小，分布均勻。②具有較高的淬透性和淬硬性。③具有較好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）Cr4W2MoV鋼是新型中合金冷作模具鋼1、主要性能特351、熱加工工藝Cr4W2MoV鋼鍛造溫度較窄，變形抗力較大，鍛造時應(yīng)注意這點。加熱：1130~1150℃，始鍛：1040~1060℃終鍛：≥850℃，坑冷或熱砂緩冷。2）退火采用等溫退火。1）鍛造加熱：860℃/3h，爐冷至760℃等溫4~6h出爐緩冷。（球化效果良好，硬度小于241HBW）3）淬火與回火根據(jù)模具工作條件可采用兩種淬回火工藝：

①要求耐磨性和熱硬性高的模具：1020~1040℃淬火，520~540℃三次回火。

②要求韌性好、變形小的模具：960~980℃分級淬火，270~290℃回火二次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范1、熱加工工藝Cr4W2MoV鋼鍛造溫度較窄，變36Cr4W2MoV鋼主要用于制造各種沖模、冷鐓模、落料模、冷擠凹模及搓絲板，可替代Cr12型鋼。3、應(yīng)用范圍三、其他高耐磨微變形冷作模具鋼

中合金冷作模具鋼Cr6WV：具有較好的耐磨性和韌性的配合，碳化物分布均勻，淬火變形小。主要用于制造高強(qiáng)度、高耐磨和承受一定沖擊載荷的模具，如鉆套、冷沖模及沖頭等。中合金空冷模具鋼Cr5Mo1V：引自美國的A2開發(fā)的新鋼種，具有良好的空冷硬化性能，這對制造形狀復(fù)雜的冷沖模是極為有利，特別適于制造要求高耐性又要求好的韌性的模具，如下料模、沖頭、滾絲模、剪刀片等。（以上兩只鋼的熱處理工藝見教材表2~14）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范Cr4W2MoV鋼主要用于制造各種沖模、冷鐓模、落料37四、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼典型鋼種：即高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V21、主要性能特點成分特點：Wc：0.7%~0.9%

性能特點：具有高屈服強(qiáng)度、高抗壓強(qiáng)度、高抗彎強(qiáng)度，高耐磨性，同時具有很高的回火穩(wěn)定性和熱硬性。承載能力位于各傳統(tǒng)冷作模具鋼之首。（與Cr12MoV的性能比較見教材表2~15）

主要缺陷：軋材中存在大量的合金碳化物，并且成帶狀、網(wǎng)狀、塊狀分布，只能用改鍛的方法使之細(xì)化。其次，導(dǎo)熱性差、韌性不足，易脫碳氧化。耐磨性比較見圖2~20圖2~20第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范四、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼典型鋼種：即高速鋼W18Cr4V、382、熱加工工藝1）鍛造

鎢系高速鋼：加熱1120~1150℃，始鍛1040~1050℃，終鍛900~950℃，鍛后坑冷、砂冷或爐冷。鉬系高速鋼：始鍛1000~1020℃，終鍛≥850℃工藝要點：應(yīng)反復(fù)鐓粗與拔長，鍛造比一般為10左右2）退火常采用等溫退火W18Cr4V鋼：加熱870~880℃/2~4h，等溫720~750℃/4~6h，隨爐冷至600~650℃出爐空冷。W6Mo5Cr4V2鋼：加熱850~860℃，其余工藝參數(shù)同上。3）淬回火高速鋼傳統(tǒng)的用途主要用制造高速切削的各類刀具，為了滿足刀具的熱硬性和耐磨性的要求，常采用高淬高回的熱處理工藝，這種處理對于刀具雖然滿足了熱硬性和耐磨性的要求，但韌性不足。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造鎢系高速鋼：加熱1120~139W6Mo5Cr4V2鋼經(jīng)不同淬火溫度和回火溫度的處理，其硬度和韌性的變化見圖2~21。圖2~21由圖可見，如要求較高的韌性，采用低溫淬火工藝較合理。因此，高速鋼用于重載模具常采用低淬低回或低淬高回的工藝。具體工藝如下：W18Cr4V鋼：1100~1250℃加熱淬火，560℃回火三次或150~250℃回火一次。W6Mo5Cr4V2鋼：1050~1200

℃加熱淬火，560℃回火三次或150~250℃回火一次。經(jīng)此處理硬度約為58~64HRC，韌性良好。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范W6Mo5Cr4V2鋼經(jīng)不同淬火溫度和回火溫度的403、應(yīng)用范圍高速鋼主要用來制作重負(fù)荷沖頭，如冷擠壓鋼鐵材料的凸模，冷鐓沖頭，中厚鋼板沖孔沖頭（φ10~25），直徑<5~6mm的小凸模以及用于沖裁奧氏體鋼、彈簧鋼、高強(qiáng)度鋼板的中、小凸模和粉末冶金壓模等。

W6Mo5Cr4V2鋼的綜合性能優(yōu)于W18Cr4V鋼，制作重載沖頭的使用效果更好。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍高速鋼主要用來制作重負(fù)荷沖頭，如冷擠41五、抗沖擊冷作模具鋼這類鋼化學(xué)成分接近合金調(diào)質(zhì)鋼，主加元素Mn、Si、Cr、W、Mo（見教材表2~17）。（一）鉻鎢硅系鋼典型鋼種：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si（均已納入國標(biāo)）1、主要性能特點淬透性良好，碳化物少，組織均勻，淬火組織以板條狀馬氏體為主。具有高抗彎強(qiáng)度，高沖擊疲勞抗力高韌性和一的耐磨性?？箟簭?qiáng)度低，熱穩(wěn)定性差。淬火變形難以控制，脫碳敏感性較大。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范五、抗沖擊冷作模具鋼這類鋼化學(xué)成分接近合金調(diào)質(zhì)鋼，主422、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1150~1180℃，終鍛：800~850℃，鍛后緩冷。2）退火普通退火：加熱800~820℃/3~5h，爐冷至550℃出爐空冷。為了改善切削加工性可采用軟化退火（高溫回火）。工藝：加熱710~740℃/3~6h，爐冷或空冷。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1150~118043圖2~22為鉻鎢硅系鋼的熱處理特性：a）淬火溫度對6CrW2Si鋼的硬度和沖擊韌度的影響b）5CrW2Si鋼的淬火工藝、回火溫度對硬度的影響c）5CrW2Si鋼的淬硬層曲線d）回火溫度對6CrW2Si鋼硬度、沖擊韌度的影響3）淬火與回火第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~22為鉻鎢硅系鋼的熱處理特性：a）淬火溫度對6CrW244綜合分析可知：①鉻鎢硅系鋼具有較好的淬透性及明顯的強(qiáng)韌性峰值。淬硬性低的4CrW2Si鋼進(jìn)行滲碳淬火，可以獲得良好的綜合力學(xué)性能。②鉻鎢硅系鋼在300~350℃回火有輕微的回火脆，450℃左右回火可以獲得較高的沖擊韌度。因此回火工藝有兩種選擇，即20~250℃低回和430~470℃中回。鉻鎢硅系鋼適宜的淬回火工藝為：淬火加熱：860~900℃油冷，淬火硬度53~57HRC回火加熱消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織：200~250℃，53~58HRC良好韌性：430~470℃，45~50HRC第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范綜合分析可知：②鉻鎢硅系鋼在300453、應(yīng)用范圍4CrW2Si鋼：主要制造大中型重載冷鐓沖頭及精壓模

5CrW2Si鋼：主要制造重載冷剪刀片、中厚鋼板穿孔沖頭及風(fēng)動工具等。6CrW2Si鋼：常用于耐磨和強(qiáng)度要求較高的重載沖模、壓模。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍4CrW2Si鋼：主要制造大中型重載冷鐓沖頭及精46主要性能特點：具有較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。碳化物顆粒細(xì)小，組織均勻。淬火變形較小。脫碳傾向大。（二）9SiCr

該鋼是傳統(tǒng)的低合金工具鋼，廣泛用于制造薄刃具，也多用于制造形狀復(fù)雜的輕載冷沖模。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范主要性能特點：具有較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。碳化物顆粒細(xì)小，47淬回火工藝：圖2~23為淬、回火溫度對9SiCr鋼的力學(xué)性能的影響第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范淬回火工藝：圖2~23為淬、回火溫度對9SiCr鋼的力學(xué)性48淬火工藝：加熱860~880℃油冷、分級?；鼗鸸に嚕孩儆捕纫鬄?2~64HRC時，取180~220℃回火。②硬度要求為56~58HRC時，取280~320℃回火。③硬度要求為54~56HRC時，取350~400℃回火。應(yīng)用范圍：主要用于制造形狀復(fù)雜、變形小，耐磨性要求較高的冷作模具，如沖模、打印模、搓絲板、冷軋輥等。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范淬火工藝：加熱860~880℃油冷、分級?；鼗鸸に嚕孩儆捕纫?9（三）其他抗沖擊冷作模具鋼典型的合金彈簧鋼60Si2Mn常作為抗沖擊工具、模具使用，如標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)中的冷鐓模沖頭、螺母冷鐓模具等。（抗沖擊冷作模具鋼的常規(guī)熱處理工藝見教材表2~18）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（三）其他抗沖擊冷作模具鋼典型的合金彈簧鋼60S50六、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼

低合金鋼、不銹鋼和軸承鋼冷擠壓技術(shù)的發(fā)展對冷作模具鋼擔(dān)出了更高的要求，不但要有高硬度、高耐磨性，而且還要有高韌性。能夠滿足這些性能要求的只有近年來研制的降碳高速鋼、基體鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、馬氏體時效鋼等。其典型鋼種的牌號及成分見教材表2~29。（一）降碳高速鋼6W6Mo5Cr4V（6W6）1、主要性能特點與高速鋼比較碳、釩含量減少較多，使得碳化物總量減少，碳化物不均勻性得到改善。淬火硬化狀態(tài)的抗彎強(qiáng)度和塑性提高了30%~50%，沖擊韌度提高了50%~100%，硬度降低了2~3HC。易脫碳，耐磨性稍差。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范六、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼低合金鋼、不銹鋼和軸承鋼冷512、熱加工工藝1）鍛造始鍛溫度：1050~1100℃，終鍛溫度：850~900℃，鍛后緩冷。2）退火可按高速鋼進(jìn)行。3）淬回火圖2~24是淬、回火溫度對6W6鋼的力學(xué)性能的影響：圖2~24由圖分析可知：為了獲得良好的韌性和較高的耐磨性，可采用較低溫度淬火和較高的回火溫度，即：

加熱1180~1200℃油淬，560~580℃/1.5h回火三次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造始鍛溫度：1050~11523、應(yīng)用范圍6W6鋼主要用于取代高速鋼或Cr12型鋼制作易于脆斷或開裂的冷擠壓凸模或冷鐓模，壽命可提高2~10倍；用于大規(guī)格的圓鋼下料剪刀壽命可提高10倍。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍6W6鋼主要用于取代高速鋼或Cr1253（二）基體鋼是指具有高速鋼正常淬火時基體成分的鋼。典型鋼種：65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）7Cr7Mo2V2Si（LD）5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)1、65Nb鋼（1）主要性能特點具有高速鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，又有較好的韌性。鋼的工藝性能得到很大改善，直徑小于50mm的鋼軋材坯料不需改鍛，仍可獲得滿意的性能和壽命。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）基體鋼是指具有高速鋼正常淬火時基體成分的鋼。典型鋼種：54（2）熱加工工藝1）鍛造始鍛：1080~1120℃，終鍛：900~850℃，鍛后緩冷。2）退火加熱860℃/730~740℃等溫。

該鋼退火易軟化，延長等溫時間，硬度可降至180HBW，為模具的冷擠壓成型提供了條件。3）淬火與回火圖2~25是淬火溫度對65Nb鋼力學(xué)性能的影響由圖可見，當(dāng)淬火溫度大于1180℃，晶粒粗化，殘余奧氏體增加，硬度、強(qiáng)度下降。適宜淬火溫度為：1080~1180℃回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系見教材表2~20。由于有二次硬化現(xiàn)象，65Nb鋼一般采用高溫回火，回火溫度為520~580℃/1~2h，二次。圖2~25第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（2）熱加工工藝1）鍛造始鍛：10855生產(chǎn)中常根據(jù)模具的不同用途，采用不同的淬、回火工藝，具體工藝方案及性能見教材表2~21。（3）應(yīng)用范圍65Nb鋼適于制作形狀復(fù)雜的非鐵金屬擠壓模、冷沖模、冷剪模及單位壓力為2500MPa左右的鋼鐵材料冷擠壓模具，也可用于軸承、標(biāo)準(zhǔn)件、汽車行業(yè)中的鍛模、沖模及剪切模具可獲得高的使用壽命。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范生產(chǎn)中常根據(jù)模具的不同用途，采用不同的淬、回火工藝，562、7Cr7Mo2V2Si（LD）該鋼不含鎢，鉻、鉬、釩含量都高于高速鋼基體，二次硬化強(qiáng)烈，淬透性提高，晶粒細(xì)化。所以，該鋼性能優(yōu)于Cr12型鋼、高速鋼、，具有高強(qiáng)度、高韌性和高耐磨性。其次是冷熱加工工藝性良好，通用性強(qiáng)。（1）主要性能特點第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、7Cr7Mo2V2Si（LD）該鋼不含鎢，鉻、鉬57（2）熱加工工藝

1）鍛造宜緩慢加熱，鍛造溫度嚴(yán)格控制在1130~1150℃，終鍛溫度為850℃，鍛后砂冷。

2）退火采用球化退火。加熱840~860℃/2h，等溫700~720℃/4~6h，緩冷至400℃以下出爐空冷。

3）淬火與回火LD鋼淬火溫度與硬度、晶粒度、殘留奧氏體量的關(guān)系及回火硬度見教材表2~22、2~23。綜合分析：淬火溫度為1100~1150℃。淬后有34%的殘留奧氏體?；鼗饻囟?40~570℃/1~2h，回火2~3次。高韌性要求的模具，也可以采用低淬低回工藝。（3）應(yīng)用范圍廣泛用于冷擠、冷鐓、沖壓和彎曲等冷作模具的制造，其壽命可比高鉻鋼、高速鋼提高幾倍到幾十倍。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（2）熱加工工藝1）鍛造宜緩慢加熱，鍛造溫度583、5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)（1）主要性能特點碳量較低，為0.47%~0.57%。強(qiáng)韌性高，熱疲勞性好。是冷、熱兼用型模具鋼。滲碳性能良好，可通過滲氮進(jìn)一步提高耐磨性。（2）熱加工工藝該鋼導(dǎo)熱性差，變形抗力大，鍛造較為困難。鍛造工藝：加熱1100~1140℃，始鍛1050~1100℃終鍛850℃以上，鍛后砂冷。

退火工藝：加熱850~870℃/4h，爐冷至710~720℃/6h，保溫結(jié)束爐冷至550℃出爐空冷。

淬火工藝：用于冷作模具最佳工藝為500℃和800℃二次預(yù)熱，鹽浴加熱1090~1120℃油淬。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)（1）主要性能59

回火工藝：510℃回火二次，每次2h油冷?；鼗鹩捕葹?0~62HRC。（3）應(yīng)用范圍

012Al用于冷作模具，主要替代Cr12MoV鋼制作冷鐓模、中厚鋼板凸模、搓絲板、內(nèi)六角凸模、切邊模等，使用壽命比Cr12MoV鋼大幅提高。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范回火工藝：510℃回火二次，每次2h油冷?；鼗鹩捕葹?0（三）6CrNiSiMnMoV（GD）

基體鋼的缺陷是：合金化程度高，鋼材成本較大。淬火溫度區(qū)間都較窄，一般不能用箱式電阻爐加熱，限制了該項鋼在中小企業(yè)的推廣使用。GD鋼就是針對上述缺陷研制的新鋼種。

主要性能特點：①鋼的韌性、抗壓強(qiáng)度等性能顯著優(yōu)于CrWMn和Cr12MoV鋼，但耐磨性略低于Cr12MoV。②碳化物偏析小，可以不改鍛，下料后直接使用。③淬透性良好，空冷可以淬硬，淬火變形小。④淬火加熱溫度低，區(qū)間寬，可采用油淬、風(fēng)冷及火焰加熱淬火，回火溫度也低，利于節(jié)能。⑤淬硬性良好，油淬硬度可達(dá)64~65HRC，空淬硬度可達(dá)60~61HRC第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（三）6CrNiSiMnMoV（GD）基體鋼的缺陷61最佳熱處理工藝：

淬火加熱870~930℃，回火175~230℃/2h一次。應(yīng)用范圍：GD鋼主要替代CrWMn、Cr12型鋼、9Mn2V、6CrW2Si鋼制造各種異形、細(xì)長薄片冷沖凸模，形狀復(fù)雜的大型凸凹模，中厚鋼板沖裁模、剪刀片及精密淬硬型塑料模具等。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范最佳熱處理工藝：淬火加熱870~930℃，回火175~2362（四）7CrSiMnMoV（CH-1）

CH-1鋼又稱火焰淬火鋼，也稱低合金空淬模具鋼。是為適應(yīng)大型、特大型模具的熱處理要求、縮短制造周期、節(jié)約生產(chǎn)成本而研制的新鋼種。主要性能特點：

①具有高強(qiáng)韌性（參見教材表2~26）。

②耐磨性良好（見下圖）。CH-1鋼耐磨性比較

③淬火溫度范圍很寬，在860~960℃范圍內(nèi)變化，利于火焰加熱淬火。

④淬透性好，淬硬性高，熱處理變形小，空冷后硬度可達(dá)60HRC以上。

⑤碳化物偏析小，塑性變形抗力低，鍛造性能良好。⑥焊接工藝性好，能滿足沖模的焊補(bǔ)要求。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（四）7CrSiMnMoV（CH-1）CH-1鋼又稱火63應(yīng)用范圍：主要用于大型、形狀復(fù)雜的多孔位薄板冷沖模，如汽車覆蓋件冷沖模，也可以替代Cr12MoV鋼制造強(qiáng)韌性要求高的冷作模具。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范應(yīng)用范圍：主要用于大型、形狀復(fù)雜的多孔位薄板冷沖模，64（五）8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）8Cr2S鋼又稱易切削精密冷作模具鋼，主要性能特點如下：

①淬透性、淬硬性良好，100mm的圓鋼空淬或硝鹽分級淬火，硬度可達(dá)61~64HRC。

②熱處理工藝簡單，作為預(yù)硬鋼的熱處理工藝為：（860~880）℃×2min/mm空冷，（550~620）℃×2h回火。作為高硬態(tài)模具的熱處理工藝為：860~900℃空淬，160~250℃回火。③具有較高的強(qiáng)韌性（見教材表2~28）。

④切削加工性良好，退火態(tài)可比一般工模具鋼縮短加工工時30%以上，硬度為40~45HRC的調(diào)質(zhì)狀態(tài)仍可采用高速鋼刀具順利地進(jìn)行車、銑、刨、鉆、鏜攻螺紋等常規(guī)加工。⑤熱處理變形小。

⑥具有良好的表面熱處理性能。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（五）8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）8Cr2S65應(yīng)用范圍：①作為預(yù)硬鋼，適于制作精密的塑料模、膠木模和印刷電路板沖孔模，與其他模具鋼相比，配合精度提高，使用壽命提高。②作為高硬態(tài)鋼，主要制作精密零件的沖裁模，如手表零件、電子零件的沖裁模，壽命較傳統(tǒng)模具鋼都有大幅提高。（高強(qiáng)韌性冷作模具鋼的熱處理規(guī)范見教材表2~29）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范應(yīng)用范圍：①作為預(yù)硬鋼，適于制作精密的塑料模、膠木66七、高耐磨高韌性冷作模具鋼

高強(qiáng)韌性冷作模具鋼由于鋼中含碳量的減少，耐磨性不如高鉻鋼和高速鋼，高耐磨、高強(qiáng)韌性冷作模具鋼彌補(bǔ)了這類鋼不足。典型鋼種：

9Cr6W3Mo2V2（GM）Cr8MoWV3（ER5）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范七、高耐磨高韌性冷作模具鋼高強(qiáng)韌性冷作模具鋼由于鋼67（一）GM鋼1、主要性能特點

與高鉻鋼、高速鋼相比，碳化物不均勻程度大大降低，晶粒細(xì)化，強(qiáng)度、韌性提高，具有最佳的耐磨性和強(qiáng)韌性配合。（見教材表2~31）2、熱加工工藝（1）鍛造加熱1100~1150℃，始鍛1100℃，終鍛850~900℃，鍛后緩冷并及時退火。（加熱要緩，錘擊時應(yīng)按輕—重—輕法則操作）（2）退火采用球化退火。加熱850~870℃/3h，爐冷至730~750℃/4~6h，爐冷至500℃出爐。（3）淬火與回火圖2~27淬火溫度對GM鋼硬度的影響見圖2~27。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（一）GM鋼1、主要性能特點與高鉻鋼、高速鋼相比，68淬火溫度對GM鋼殘留奧氏體量的影響見圖2~28。淬火溫度對GM鋼奧氏體晶粒尺寸的影響見圖2~29。圖2~28圖2~29由圖分析可知：GM鋼有較寬的淬火溫度，淬火后晶粒細(xì)小，殘留奧氏體量少。通常淬火溫度為：1080~1120℃，油淬。淬火硬度為：64~66HRC?；鼗饻囟葘M鋼硬度的影響見圖2~30。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范淬火溫度對GM鋼殘留奧氏體量的影響見圖2~28。淬火溫度對69圖2~30

由圖可見，GM鋼二次硬化能力顯著高于Cr12型鋼，接近高速鋼水平，硬化峰值范圍寬，說明回火穩(wěn)定性高。GM鋼適宜的回火溫度為：520~540℃/2h，回火2次.3、應(yīng)用范圍主要用于多工位級進(jìn)模、高強(qiáng)度螺栓滾絲模和電機(jī)轉(zhuǎn)子片復(fù)式?jīng)_模等，其壽命比65Nb鋼和Cr12MoV鋼提高2~6倍以上。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~30由圖可見，GM鋼二次硬化能力顯著高于C70（二）ER5鋼1、主要性能特點與基體鋼相比，ER5鋼提高了C、V、Cr、Mo、W等碳化物元素的含量，因此，在保持高韌性的同時，耐磨性比基體鋼、GM鋼好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Cr12MoV（見教材表2~32、2~33）。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）ER5鋼1、主要性能特點與基體鋼相比，ER5鋼712、熱加工工藝

鍛造：鍛造性能良好，始鍛1150℃，終鍛≥900℃。

退火：860℃/2h，冷至760℃/4h，爐冷至500℃以下出爐空冷，硬度為220~240HBW。

淬火與回火：淬火溫度寬，二次硬化效果好，熱處理變形小。一般工工藝為1120℃加熱，550℃三次回火。

應(yīng)用范圍：適于制作大型重載冷鐓模、精密冷沖模等。如用ER5制作的電動機(jī)硅鋼片沖模，總壽命達(dá)500萬次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝鍛造：鍛造性能良好，始鍛1150℃，終鍛≥972該鋼錳含量高，在使用狀態(tài)呈穩(wěn)定的奧氏體組織，所以導(dǎo)磁率非常低，在磁場中不被磁化，主要用來制造磁性材料的成型模具和無磁軸承。熱處理工藝：1170℃固溶淬火，650~750℃時效15h，可獲得較高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但切削加工性較差。八、特殊用途冷作模具鋼耐蝕冷作模鋼：9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo等。這類鋼的成分特點是高碳高鉻，淬火后馬氏體中含鉻量高達(dá)12%，所以，既有高的耐磨性又有良好的耐蝕性能，主要用來制作耐蝕塑料模具。無磁模具鋼：7Mn15Cr2Al3V2WMo第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范該鋼錳含量高，在使用狀態(tài)呈穩(wěn)定的奧氏體組織，所以導(dǎo)磁73九、硬質(zhì)合金種類：金屬陶瓷硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金1、金屬陶瓷硬質(zhì)合金成分：碳化物粉末（WC、TiC)+粘結(jié)劑（Co、Ni）

性能特點：具有高硬度、高抗壓強(qiáng)度和高耐磨性，脆性大，不能進(jìn)行鍛造、熱處理及切削加工。

應(yīng)用：用于冷沖模的硬質(zhì)合金一般是鎢鈷類（Co+WC），主要用于制作多工位級進(jìn)模、大直徑拉深凹模的鑲塊。（鎢鈷類硬質(zhì)合金的力學(xué)性能見教材表2~34）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范九、硬質(zhì)合金種類：金屬陶瓷硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金1、金屬陶瓷742、鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金與金屬陶瓷硬質(zhì)合金比較：

①粘結(jié)劑為合金鋼粉末。②力學(xué)性能特點相同，但鋼結(jié)硬質(zhì)合金具有可加工性和熱處理性。典型牌號：GT35、TLMW50、DT其中DT合金是較理想的有代表性的工模具材料（1）DT合金的力學(xué)性能（見教材表2~35）

具有高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度，又有一定的韌性，還具有較好的抗熱裂能力，不易出現(xiàn)崩刃、碎裂等。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金與金屬陶瓷硬質(zhì)合金比較：75（2）DT合金的熱加工特性

等溫球化退火工藝：860~880℃/2~3h，爐冷，700~720℃/6h，爐冷至550℃以下出爐空冷。

淬火、回火工藝：預(yù)熱800~850℃，加熱1000~1020℃油淬。回火溫度取決于合金鋼基體的成分，一般采用低溫回火或高溫回火，回火時間為2h。鍛造工藝：經(jīng)燒結(jié)態(tài)的合金必須經(jīng)過鍛造成形，提高合金密度，降低碳化物偏析。DT合金導(dǎo)熱性差，預(yù)熱要充分，加熱要緩慢均勻，要防止氧化脫碳，變形量控制在5%，采用輕錘快打，防止鍛裂。鍛后要緩冷，嚴(yán)禁水冷、空冷。

工藝為：預(yù)熱700~800℃，始鍛1150~1200℃，終鍛880~900℃。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（2）DT合金的熱加工特性等溫球化退火工藝：86076（3）DT合金的切削加工

①DT合金退火后能夠進(jìn)行各種切削加工，但加工難易與加工工藝參數(shù)有很大的關(guān)系。

②磨削加工時，應(yīng)采用高轉(zhuǎn)速，小磨削量，并供給充足的冷卻液，磨削退火工件，采用干磨合適。

③電加工后，一般要采用二次回火來消除硬化層，并仔細(xì)研磨電加工面。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（3）DT合金的切削加工①DT合金退火后能夠進(jìn)77演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/22第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew78第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2022/12/22第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2022/12/18第二節(jié)冷作79一、低淬透性冷作模具鋼（一）碳素工具鋼（二）GCr15鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范一、低淬透性冷作模具鋼（一）碳素工具鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱80（一）碳素工具鋼1、

優(yōu)點：價格便宜，來源方便，較高的硬度，一定的耐磨性，易于鍛造，易于軟化。

缺點：淬透性差，淬火易于變形、開裂，模具壽命短。典型鋼種：T7A、T10A、T12A第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（一）碳素工具鋼1、典型鋼種：T7A、T10A、T12A第二81（一）碳素工具鋼2、熱加工工藝1）鍛造鍛造工藝見表2~3。工藝要點：終鍛溫度不能過高，冷卻速度不宜過緩（鍛后空冷），以避免析出二次網(wǎng)狀滲碳體。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（一）碳素工具鋼2、熱加工工藝1）鍛造鍛造工藝見表2~82無粗大或網(wǎng)狀碳化物時，采用球化退火。出現(xiàn)粗大或網(wǎng)狀碳化物時，先正火再球化退火。2）退火與正火鍛后模具毛坯應(yīng)經(jīng)預(yù)備熱處理：球化退火和正火工藝見表2-4、2-5。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范無粗大或網(wǎng)狀碳化物時，采用球化退火。2）退火與正火鍛后模具毛833）淬火與回火碳素工具鋼淬火和回火工藝規(guī)范見表2-6，但對于具體模具應(yīng)進(jìn)行選擇。淬火溫度的選擇,考慮的因素見圖2-1、2-2。圖2-1淬火溫度對T10A鋼強(qiáng)韌性的影響圖2-2淬火溫度對T8鋼淬硬層深度的影響第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火碳素工具鋼淬火和回火工藝規(guī)范見表284

綜合分析如下：提高淬火溫度，鋼的強(qiáng)韌性下降，變形、開裂的傾向增大。但提高淬火溫度，可提高淬透性，增加硬化層深度，提高模具的承載能力。據(jù)此，碳素工具鋼制模具的淬火溫度選擇原則是：對于小型模具，可采用較低淬火溫度（760~780℃）。對于較大型模具，適當(dāng)提高淬火溫度（800~850℃）。對于形狀復(fù)雜的模具，應(yīng)采用較低淬火溫度。淬火冷卻方式的選擇冷卻方式水溶液、油冷水溶液—油、水溶液—硝鹽分級淬火、等溫淬火具體冷卻方法及適用范圍見表2-7。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范綜合分析如下：提高淬火溫度，鋼的強(qiáng)韌性下降，85回火溫度選擇淬火后應(yīng)及時回火，回火溫度根據(jù)性能要求而定。圖2-3碳素工具鋼的力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系硬度要求較高時，宜采用150~200℃回火?？箯潖?qiáng)度要求較高時，宜采用220~280℃回火回火時間1~2小時回火冷卻油冷或硝鹽浴第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范回火溫度選擇淬火后應(yīng)及時回火，回火溫度根據(jù)863、應(yīng)用范圍碳素工具鋼只適宜制作尺寸較小、形狀簡單受載輕、生產(chǎn)批量不大的模具。如：T7-輕載小型冷作模T8-拉深模T10-冷鐓模T12-拉絲、切邊模第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍碳素工具鋼只適宜制作尺寸較小、形狀87（二）GCr15鋼1、主要性能特點GCr15鋼是專用軸承鋼，冶金質(zhì)量較高，與碳工鋼相比：硬度高，耐磨性好接觸疲勞強(qiáng)度高淬透性高，淬、回火變形開裂傾向小回火穩(wěn)定性高，有較高的強(qiáng)韌性使用壽命大幅提高第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）GCr15鋼1、主要性能特點GCr15鋼是專用軸承鋼，882、熱加工工藝GCr15鋼的鍛造性能較好，工藝規(guī)程一般是：加熱溫度：1050~1100℃始鍛溫度：1020~1080℃終鍛溫度：850℃，鍛后緩冷。鍛造工藝不當(dāng)，碳化物將出現(xiàn)不良分布。1)鍛造第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝GCr15鋼的鍛造性能較好，工藝規(guī)程一般是：鍛892)球化退火與正火鍛后采用等溫球化退火：加熱溫度：770~790℃，保溫2~4h。等溫溫度：690~720℃，等溫4~6h。退火后硬度：217~255HBW。鍛后若出現(xiàn)網(wǎng)狀、條狀碳化物，在退火前必須正火。正火工藝：加熱溫度930~950℃。冷卻方式小型模塊，空冷；較大模塊，鼓風(fēng)或噴霧；大型模塊，熱油中冷卻。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2)球化退火與正火鍛后采用等溫球化退火：加熱溫度：770~7903）淬火與回火淬火加熱溫度：830~860℃，油冷。尺寸較大或分級淬火的模具，宜選840~860℃。尺寸較小模具，宜選830~850℃。箱式爐加熱應(yīng)比鹽浴爐加熱溫度高。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火淬火加熱溫度：830~860℃，油冷。第二節(jié)冷91

3、應(yīng)用適于制作精度要求較高的小尺寸落料模冷擠壓模搓絲板成型模

第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范92

二、低變形冷作模具鋼成分特點：碳工鋼+少量Gr、Mn、Si、W、V典型鋼種：CrWMn、9Mn2V、MnCrWV（一）CrWMn1、主要性能特點淬透性良好（φ40~φ50模具油中可淬透）耐磨性良好（W碳化物作用）淬火變形小易形成網(wǎng)狀碳化物，鍛造不良，韌性差第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范二、低變形冷作模具鋼成分特點：碳工鋼+少量Gr、Mn、S93終鍛：800~850℃，鍛后空冷至650℃后緩冷2)退火與正火

退火工藝：加熱790~830℃，等溫700~720℃，保溫1~2h，爐冷至550℃出爐。

鍛造不良，出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物或粗大晶粒時，需正火。正火工藝：930~950℃保溫后空冷2、熱加工工藝1）鍛造加熱：1100~1150℃，始鍛：1050~1100℃第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范終鍛：800~850℃，鍛后空冷至650℃后緩冷2)退火與正943)淬、回火圖2~6、2~7為CrWMn鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系：綜合兩圖分析：普通淬火溫度820~840℃油冷適宜，硬度可達(dá)63~65HRC。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3)淬、回火圖2~6、2~7為CrWMn鋼的力學(xué)性能與淬火溫95圖2~8為CrWMn鋼兩種淬火方法性能比較。---普通淬火—等溫淬火要求高韌性的模具，采用等溫淬火合適。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~8為CrWMn鋼兩種淬火方法性能比較。要求高韌性96CrWMn鋼回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系。由圖可見160~200℃合適第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范CrWMn鋼回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系。由圖可見160973、應(yīng)用范圍主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁模、拉深模、彎曲模、翻邊模CrWMn鋼碳化物易產(chǎn)生偏析的問題，生產(chǎn)中往往難以解決，造成模具使用中脆斷損壞比較嚴(yán)重，建議選用MnCrWV或9CrWMn鋼替代。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁98（二）9Mn2V鋼1、主要性能特點

與CrWMn鋼相比，二者耐磨性相近，9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂的傾向性比CrWMn鋼小淬透性低回火穩(wěn)定稍差。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）9Mn2V鋼1、主要性能特點與CrWMn鋼相比，992、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1130~1160℃，終鍛：800~850℃，空冷至650~700℃轉(zhuǎn)入爐灰中冷卻。2）退火加熱750~770℃/3~5h，等溫0~700℃/4~6h。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1130~1160℃，終鍛：1003）淬、回火圖2~11、圖2~12為9Mn2V鋼的力學(xué)性能與淬火溫度的關(guān)系。圖2~11圖2~12由圖分析可知：9Mn2V鋼的淬火溫度范圍較寬，在840℃以下淬火，力學(xué)性能基本不變，840℃以上淬火，綜合力學(xué)性能將會下降。因此合適的淬火溫度為780~840℃，根據(jù)模具的性能要求在此范圍可適當(dāng)調(diào)整。淬火一般采用油冷，形狀復(fù)雜的模具可用100℃熱油冷卻或硝鹽浴分級淬火。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬、回火圖2~11、圖2~12為9Mn2V鋼的力101圖2~14是回火溫度對9Mn2V鋼的硬度和沖擊韌性的影響因此，9Mn2V鋼適宜的回火溫度為160~180℃。在200~250℃回火，出現(xiàn)明顯的回火脆。在200℃以上回火，硬度下降速率增大，表明回火穩(wěn)定性差。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~14是回火溫度對9Mn2V鋼的硬度和沖擊韌性的102（三）其他低變形冷作模具鋼應(yīng)用較多的低變形冷作模具鋼還有9CrWMn、MnCrWnV、SiMnMo等。往往作為CrWMn和9Mn2V的替代鋼種，使用效果良好。3、應(yīng)用范圍9Mn2V鋼適用于制作鋼板厚度小于4mm的冷沖模制作精密量具第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（三）其他低變形冷作模具鋼應(yīng)用較多的低變形冷作模具鋼103從成分特點看屬于高碳高鉻鋼從組織特點看屬于萊氏體鋼從應(yīng)用上看，應(yīng)用廣，用量大。既有傳統(tǒng)鋼種，也有新型鋼種。典型鋼號有：Cr12Cr12MoVCr12Mo1V1Cr4W2MoV三、高耐磨微變形冷作模具鋼第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范從成分特點看屬于高碳高鉻鋼三、高耐磨微變形冷作模具鋼第二節(jié)冷104包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（一）Cr12型鋼1、主要性能特點組織中含有大量鉻的碳化物顆粒，耐磨性高。具有高硬度、高抗壓強(qiáng)度和高承載能力。淬火變形小，通過淬火溫度的調(diào)整可達(dá)微變形程度。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（一）105Cr12型鋼特點比較Cr12碳量高達(dá)2.3%，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大；Cr12MoV碳量減少至1.5%，Mo、V加入碳化物細(xì)化，韌性增加；Cr12Mo1V1鋼Mo、V進(jìn)一步增加，碳化物更加細(xì)化，韌性更好，但鍛造性稍差，難退火。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范Cr12型鋼特點比較Cr12碳量高達(dá)2.3%，碳化物不均勻1062、熱加工工藝1）鍛造Cr12型鋼因是萊氏體鋼，軋制后仍殘留明顯的帶狀和網(wǎng)狀碳化物，將造成模具淬火開裂，嚴(yán)重?fù)p害鋼的力學(xué)性能，必須嚴(yán)格鍛造，使碳化物級別符合要求。（P24：表2~11為碳化物級別與力學(xué)性能的關(guān)系）

鍛造工藝預(yù)熱750~850℃，加熱1050~1100℃始鍛1000~1050℃，終鍛850~900℃Cr12型鋼鍛造性能差，必須堅持多向、多次鐓拔才能使碳化物碎化并分布合理。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造Cr12型鋼因是萊氏體鋼，軋制后仍1072）退火鍛后應(yīng)及時退火。等溫退火工藝加熱850870℃/2~4h等溫740~760℃/4~6h爐冷至550℃以下出爐空冷退火后的硬度為207~255HBW，便于切削加工。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2）退火鍛后應(yīng)及時退火。等溫退火工藝加熱850870℃/1083）淬火與回火溫度大于1050℃淬火，奧氏體變粗，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度明顯降低。圖2~15、2~16是淬火溫度對Cr12MoV鋼的組織和性能的影響。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3）淬火與回火溫度大于1050℃淬火，奧氏體變粗，抗彎強(qiáng)109圖2~17、2~18、2~19是回火溫度對Cr12MoV鋼力學(xué)性能的影響。圖2~17圖2~18圖2~19由圖分析可見：鋼在520℃左右回火出現(xiàn)明顯的二次硬化。在200℃左右回火，其抗彎、抗壓強(qiáng)度最高。在400℃左右回火，斷裂韌度最高。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~17、2~18、2~19是回火溫度對Cr12MoV鋼力110因此，Cr12型鋼的淬火、回火溫度應(yīng)根據(jù)模具的性能要求而定，一般可選用三種淬回火工藝。

①低溫淬火及低溫回火性能特點：具有高的硬度、耐磨性及韌性，抗壓強(qiáng)度較低

②高溫淬火及高溫性能特點：具有高耐磨性、熱硬性及較高抗壓強(qiáng)度。

③中溫淬火及中溫回火性能特點：最好的韌性，較高的斷裂韌度。Cr12型鋼淬火可采用空冷、油冷、分級淬火，回火可采用油冷或空冷，回火次數(shù)1~3次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范因此，Cr12型鋼的淬火、回火溫度應(yīng)根據(jù)模具的1113、應(yīng)用范圍

Cr12鋼：只適用于制造沖擊負(fù)荷小、耐磨性要求高的沖切薄硬鋼板的沖裁模。

Cr12MoV和Cr12Mo1V1鋼：廣泛用于制造大截面、形狀復(fù)雜的重載模具，如切邊模、落料模、滾邊模、拉絲模。Cr12Mo1V1脆斷傾向最小，模具壽命是Cr12MoV的幾倍。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍Cr12鋼：Cr12Mo112（二）Cr4W2MoV鋼是新型中合金冷作模具鋼Cr量比Cr12型鋼減少2/3，性能相近主要特點如下：1、主要性能特點①共晶碳化物顆粒細(xì)小，分布均勻。②具有較高的淬透性和淬硬性。③具有較好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范（二）Cr4W2MoV鋼是新型中合金冷作模具鋼1、主要性能特1131、熱加工工藝Cr4W2MoV鋼鍛造溫度較窄，變形抗力較大，鍛造時應(yīng)注意這點。加熱：1130~1150℃，始鍛：1040~1060℃終鍛：≥850℃，坑冷或熱砂緩冷。2）退火采用等溫退火。1）鍛造加熱：860℃/3h，爐冷至760℃等溫4~6h出爐緩冷。（球化效果良好，硬度小于241HBW）3）淬火與回火根據(jù)模具工作條件可采用兩種淬回火工藝：

①要求耐磨性和熱硬性高的模具：1020~1040℃淬火，520~540℃三次回火。

②要求韌性好、變形小的模具：960~980℃分級淬火，270~290℃回火二次。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范1、熱加工工藝Cr4W2MoV鋼鍛造溫度較窄，變114Cr4W2MoV鋼主要用于制造各種沖模、冷鐓模、落料模、冷擠凹模及搓絲板，可替代Cr12型鋼。3、應(yīng)用范圍三、其他高耐磨微變形冷作模具鋼

中合金冷作模具鋼Cr6WV：具有較好的耐磨性和韌性的配合，碳化物分布均勻，淬火變形小。主要用于制造高強(qiáng)度、高耐磨和承受一定沖擊載荷的模具，如鉆套、冷沖模及沖頭等。中合金空冷模具鋼Cr5Mo1V：引自美國的A2開發(fā)的新鋼種，具有良好的空冷硬化性能，這對制造形狀復(fù)雜的冷沖模是極為有利，特別適于制造要求高耐性又要求好的韌性的模具，如下料模、沖頭、滾絲模、剪刀片等。（以上兩只鋼的熱處理工藝見教材表2~14）第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范Cr4W2MoV鋼主要用于制造各種沖模、冷鐓模、落料115四、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼典型鋼種：即高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V21、主要性能特點成分特點：Wc：0.7%~0.9%

性能特點：具有高屈服強(qiáng)度、高抗壓強(qiáng)度、高抗彎強(qiáng)度，高耐磨性，同時具有很高的回火穩(wěn)定性和熱硬性。承載能力位于各傳統(tǒng)冷作模具鋼之首。（與Cr12MoV的性能比較見教材表2~15）

主要缺陷：軋材中存在大量的合金碳化物，并且成帶狀、網(wǎng)狀、塊狀分布，只能用改鍛的方法使之細(xì)化。其次，導(dǎo)熱性差、韌性不足，易脫碳氧化。耐磨性比較見圖2~20圖2~20第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范四、高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼典型鋼種：即高速鋼W18Cr4V、1162、熱加工工藝1）鍛造

鎢系高速鋼：加熱1120~1150℃，始鍛1040~1050℃，終鍛900~950℃，鍛后坑冷、砂冷或爐冷。鉬系高速鋼：始鍛1000~1020℃，終鍛≥850℃工藝要點：應(yīng)反復(fù)鐓粗與拔長，鍛造比一般為10左右2）退火常采用等溫退火W18Cr4V鋼：加熱870~880℃/2~4h，等溫720~750℃/4~6h，隨爐冷至600~650℃出爐空冷。W6Mo5Cr4V2鋼：加熱850~860℃，其余工藝參數(shù)同上。3）淬回火高速鋼傳統(tǒng)的用途主要用制造高速切削的各類刀具，為了滿足刀具的熱硬性和耐磨性的要求，常采用高淬高回的熱處理工藝，這種處理對于刀具雖然滿足了熱硬性和耐磨性的要求，但韌性不足。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造鎢系高速鋼：加熱1120~1117W6Mo5Cr4V2鋼經(jīng)不同淬火溫度和回火溫度的處理，其硬度和韌性的變化見圖2~21。圖2~21由圖可見，如要求較高的韌性，采用低溫淬火工藝較合理。因此，高速鋼用于重載模具常采用低淬低回或低淬高回的工藝。具體工藝如下：W18Cr4V鋼：1100~1250℃加熱淬火，560℃回火三次或150~250℃回火一次。W6Mo5Cr4V2鋼：1050~1200

℃加熱淬火，560℃回火三次或150~250℃回火一次。經(jīng)此處理硬度約為58~64HRC，韌性良好。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范W6Mo5Cr4V2鋼經(jīng)不同淬火溫度和回火溫度的1183、應(yīng)用范圍高速鋼主要用來制作重負(fù)荷沖頭，如冷擠壓鋼鐵材料的凸模，冷鐓沖頭，中厚鋼板沖孔沖頭（φ10~25），直徑<5~6mm的小凸模以及用于沖裁奧氏體鋼、彈簧鋼、高強(qiáng)度鋼板的中、小凸模和粉末冶金壓模等。

W6Mo5Cr4V2鋼的綜合性能優(yōu)于W18Cr4V鋼，制作重載沖頭的使用效果更好。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍高速鋼主要用來制作重負(fù)荷沖頭，如冷擠119五、抗沖擊冷作模具鋼這類鋼化學(xué)成分接近合金調(diào)質(zhì)鋼，主加元素Mn、Si、Cr、W、Mo（見教材表2~17）。（一）鉻鎢硅系鋼典型鋼種：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si（均已納入國標(biāo)）1、主要性能特點淬透性良好，碳化物少，組織均勻，淬火組織以板條狀馬氏體為主。具有高抗彎強(qiáng)度，高沖擊疲勞抗力高韌性和一的耐磨性。抗壓強(qiáng)度低，熱穩(wěn)定性差。淬火變形難以控制，脫碳敏感性較大。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范五、抗沖擊冷作模具鋼這類鋼化學(xué)成分接近合金調(diào)質(zhì)鋼，主1202、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1150~1180℃，終鍛：800~850℃，鍛后緩冷。2）退火普通退火：加熱800~820℃/3~5h，爐冷至550℃出爐空冷。為了改善切削加工性可采用軟化退火（高溫回火）。工藝：加熱710~740℃/3~6h，爐冷或空冷。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范2、熱加工工藝1）鍛造始鍛：1150~1180121圖2~22為鉻鎢硅系鋼的熱處理特性：a）淬火溫度對6CrW2Si鋼的硬度和沖擊韌度的影響b）5CrW2Si鋼的淬火工藝、回火溫度對硬度的影響c）5CrW2Si鋼的淬硬層曲線d）回火溫度對6CrW2Si鋼硬度、沖擊韌度的影響3）淬火與回火第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范圖2~22為鉻鎢硅系鋼的熱處理特性：a）淬火溫度對6CrW2122綜合分析可知：①鉻鎢硅系鋼具有較好的淬透性及明顯的強(qiáng)韌性峰值。淬硬性低的4CrW2Si鋼進(jìn)行滲碳淬火，可以獲得良好的綜合力學(xué)性能。②鉻鎢硅系鋼在300~350℃回火有輕微的回火脆，450℃左右回火可以獲得較高的沖擊韌度。因此回火工藝有兩種選擇，即20~250℃低回和430~470℃中回。鉻鎢硅系鋼適宜的淬回火工藝為：淬火加熱：860~900℃油冷，淬火硬度53~57HRC回火加熱消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織：200~250℃，53~58HRC良好韌性：430~470℃，45~50HRC第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范綜合分析可知：②鉻鎢硅系鋼在3001233、應(yīng)用范圍4CrW2Si鋼：主要制造大中型重載冷鐓沖頭及精壓模

5CrW2Si鋼：主要制造重載冷剪刀片、中厚鋼板穿孔沖頭及風(fēng)動工具等。6CrW2Si鋼：常用于耐磨和強(qiáng)度要求較高的重載沖模、壓模。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范3、應(yīng)用范圍4CrW2Si鋼：主要制造大中型重載冷鐓沖頭及精124主要性能特點：具有較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。碳化物顆粒細(xì)小，組織均勻。淬火變形較小。脫碳傾向大。（二）9SiCr

該鋼是傳統(tǒng)的低合金工具鋼，廣泛用于制造薄刃具，也多用于制造形狀復(fù)雜的輕載冷沖模。第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范主要性能特點：具有較好的淬透性和回火穩(wěn)定性。碳化物顆粒細(xì)小，125淬回火工藝：圖2~23為淬、回火溫度對9SiCr鋼的力學(xué)性能的影響第二節(jié)冷作模具材料及熱處理規(guī)范淬回火工藝：圖2~23為淬、回火溫度對9SiCr鋼的力學(xué)性126淬火工藝：加熱860~880℃油冷、分級?；鼗鸸に嚕孩儆捕纫鬄?2~64HRC時，取180~220℃回火。②硬度要求為56~58HRC時，取280~320℃回火。③硬度要求為54~56HRC時，取350~400℃回火。應(yīng)用范圍：主要用于制造形狀復(fù)雜、變形小，耐磨