模具材料及表面强化技术：第二章 冷作模具材料

第二章

冷作模具材料讲授的主要内容2.1冷作模具材料的性能要求2.2冷作模具材料2.3冷作模具的选材及热处理2.4冷作模具选材及热处理实例Page32.1冷作模具材料的性能要求一、冷作模具的服役条件及失效形式(一)冷冲裁模(二)冷拉深模(三)冷镦模(四)冷挤压模Page42.1冷作模具材料的性能要求二、冷作模具材料的使用性能要求(一)良好的耐磨性(二)高强度(三)足够的韧性(四)良好的抗疲劳性能(五)良好的抗咬合能力Page52.1冷作模具材料的性能要求三、冷作模具材料的工艺性能要求(一)可锻性(二)可加工性(三)可磨削性(四)热处理工艺性Page62.1冷作模具材料的性能要求三、冷作模具材料的工艺性能要求(四)热处理工艺性4．淬火变形与开裂倾向1．淬透性2．回火稳定性3．氧化脱碳倾向、过热敏感性Page72.2冷作模具材料表2-1冷作模具钢分类类别钢号低淬透性冷作模具钢T8、T10、T12、8MnSi、Cr2、9Cr2、Cr06、GCr15、CrW5低变形冷作模具钢CrWMn、9Mn2V、9CrWMn、9Mn2、MnCr2V、SiMnMo高耐磨微变形冷作模具钢Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、Cr5Mo1V、Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr12Mn2SiWMoV、Cr6W3Mo2.5V2.5高强度高耐磨冷作模具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N抗冲击冷作模具钢4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si、9SiCr、60Si2Mn、5SiMnMoV高强韧性冷作模具钢6W6Mo5Cr4V、6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(LD)、7CrSiMnMoV(CH-1)、6CrNiSiMnMoV(GD)、8Cr2MnWMoVS高耐磨、高韧性冷作模具钢9Cr6W3Mo2V2(GM)、Cr8MoWV3Si(ER5)特殊用途冷作模具钢9Cr8、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4、1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mn15Cr2Al3V2WMoPage82.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢表2-2典型碳素工具钢和GCr15轴承钢的成分和相对性能钢号化学成分w/%性能相对顺序*CMnSiCr淬透性韧性耐磨性淬火工艺性T70.70.30.3－1511T80.80.30.3－4423T101.00.30.3－3234T121.180.30.3－2142GCr151.00.30.251.455355注：*顺序1→5，表示性能由低→高。Page92.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(一)碳素工具钢碳素工具钢中碳质量分数为0.7%～1.3%，价格便宜，原料来源方便，具有良好的切削和研磨性能，淬火温度低，热处理后具有较高的硬度和耐磨性，适宜于制造形状简单、尺寸不大、受轻载荷的模具零件。其缺点是淬透性低、淬火温度范围窄，淬火变形大，不能淬透较大的模具，模具在淬火时容易开裂等。Page102.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(一)碳素工具钢1．锻造工艺表2-3碳素工具钢的锻造工艺规范钢号始锻温度/℃终锻温度/℃冷却T7、T81

130～1

160≥800单件空冷或堆放空冷T10、T121

100～1

140800～850空冷到650～700℃后转入干砂炉渣坑中缓冷Page112.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(一)碳素工具钢2．预备热处理(1)球化退火。(2)正火。Page122.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(一)碳素工具钢3．淬火及回火表2-6碳素工具钢的淬火和回火工艺规范钢号淬火回火加热温度/℃冷却介质硬度/HRC加热温度/℃保温时间/h硬度/HRCT7780～800盐或碱的水溶液62～64140～160160～1801～262～6458～61800～820油或熔盐59～61180～2001～256～60T8760～770盐或碱的水溶液63～65140～160160～1801～260～6258～61780～790油或熔盐60～62180～2001～256～60T10770～790盐或碱的水溶液63～65140～160160～1801～262～6460～62790～810油或熔盐61～62180～2001～259～61T12770～790盐或碱的水溶液63～65140～160160～1801～262～6461～63790～810油或熔盐61～62180～2001～260～62Page132.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(一)碳素工具钢3．淬火及回火表2-7碳素工具钢硬度与回火温度的关系回火温度/℃150200300400500550600硬度/HRCT763605443353127T864605545353127T1064625646373327T1264625747383328Page142.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(二)GCr15钢1．锻造工艺表2-8GCr15钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却钢锭1

150～1

2001

100～1

150800～880先空冷至后坑冷钢坯1

080～1

1201

050～1

100800～850先空冷至后坑冷Page152.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(二)GCr15钢2．预备热处理(3)高温回火。(2)正火。(1)球化退火。Page162.2冷作模具材料一、低淬透性冷作模具钢(二)GCr15钢3．淬火与回火表2-9GCr15钢回火温度与硬度的关系*回火温度/℃未回火200300400500550600650硬度/HRC6261564940363128注：*830℃油淬，回火2h。Page172.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢表2-10低变形冷作模具钢的化学成分及基本特点钢号化学成分w/%基本特点CMnCrWVMnCrWV1.01.20.60.60.2综合性能优良，各国通用CrWMn1.01.01.01.4－耐磨性较好、易出现材质缺陷9CrWMn0.91.00.60.6－韧性、塑性较好、耐磨性较低9Mn2V0.91.8－－0.2淬火变形小、韧性、淬透性偏低9Mn20.91.8－－－过热敏感性强、易于加工、变形小SiMnMo1.51.2Si1.0Mo0.4－耐磨性、抗咬合性好，强韧性低Page182.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(一)CrWMn钢1．锻造工艺加热温度为1

100～1

150℃，始锻温度为1

050～1

100℃，终锻温度为800～850℃，锻后空冷至650℃转入热灰中缓冷，否则易产生网状碳化物。尤其是大规格的钢材，应注意锻后可采用空气吹冷，然后坑冷。Page192.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(一)CrWMn钢2．预备热处理CrWMn钢的预备热处理采用锻后等温退火，退火工艺规程是：加热温度为790～830℃，保温1～2h，等温温度为700～720℃，保温1～2h，炉冷至550℃以下出炉空冷，硬度为207～255HBS。Page202.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(一)CrWMn钢3．淬火与回火表2-11CrWMn钢淬火工艺规范方案加热温度/℃冷却方式硬度/HRC介质温度/℃延续冷却至ⅠⅡ*820～840油油20～4090～140至油温至150～200℃空冷空冷63～6563～65Ⅲ*830～850熔融硝盐或碱150～1603～5min空冷62～64注：*方案Ⅱ和Ⅲ用于形状复杂、要求变形小的工件。Page212.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(二)9Mn2V钢1．锻造工艺表2-129Mn2V钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

140～1

1801

100～1

150800～850坑冷或热砂缓冷钢坯1

080～1

1201

050～1

100800～850坑冷或热砂缓冷Page222.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(二)9Mn2V钢2．预备热处理(1)锻后一般退火。(2)锻后等温退火。Page232.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(二)9Mn2V钢3．淬火与回火9Mn2V钢的淬火温度范围较宽，合适的淬火温度范围为780～840℃，840℃以上淬火，综合力学性能将会下降。一般淬火加热温度780～820℃，油冷，硬度≥62HRC。9Mn2V钢在200～250℃回火时，有明显的回火脆性，其回火稳定性也较差，硬度将降为59HRC以下，9Mn2V钢的适宜回火温度为160～180℃，硬度为60～62HRC。Page242.2冷作模具材料二、低变形冷作模具钢(三)其他低变形冷作模具钢表2-13低变形冷作模具钢的热处理规范钢号淬火工艺回火工艺预热温度/℃加热温度/℃淬火介质硬度HRC回火温度/℃硬度/HRC9Mn2V400～650780～840油≥62160～18060～62CrWMn400～650800～850油62～65140～16062～659CrWMn600～650820～840油64～66180～23060～629Mn2400～650760～780水≥62130～17060～62MnCrWV400～650780～820油≥60240～26057～59SiMnMo600～650780～820油62～65150～30058～62Page252.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢表2-14高耐磨微变形冷作模具钢的化学成分及基本特点钢号化学成分w/%基本特点CMnSiCrWMoVCr12MoV1.5——12—0.50.2综合性能好、适应性广泛Cr122.2——12———高耐磨性、高抗压性Cr6WV1.0——6.01.3—0.6高强度、变形均匀Cr4W2MoV1.2—0.53.82.21.01.0高耐磨、高热稳定性Cr2Mn2SiWMoV1.02.00.82.51.00.60.2低温淬火、变形均匀Cr12Mo1V11.570.310.2311.71—1.020.96高耐磨、高强韧Page262.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(一)Cr12型钢Cr12型钢主要包括Cr12、Cr12MoV和Cr12Mo1V1，属于高碳高铬莱氏体钢。Cr12型钢是应用最广、数量最大的冷作模具钢。Page272.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(一)Cr12型钢1．锻造工艺表2-15Cr12型钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式Cr12钢锭1

140～1

1601

100～1

120900～920缓冷Cr12钢坯1

120～1

1401

080～1

100880～920缓冷Cr12MoV钢锭1

100～1

1501

050～1

100850～900缓冷(坑冷或砂冷)Cr12MoV钢坯1

050～1

1001

000～1

050850～900缓冷(坑冷或砂冷)Cr12Mo1V1钢锭1

120～1

1601

050～1

090≥850高温退火Cr12Mo1V1钢坯1

120～1

1401

050～1

070≥850高温退火、坑冷或砂冷Page282.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(一)Cr12型钢2．预备热处理Cr12型钢预备热处理一般采用等温退火工艺，加热温度为850～870℃，保温2～4h；等温温度为740～760℃，保温4～6h。退火后的硬度为207～255HBW。Page292.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(一)Cr12型钢3．淬火与回火Cr12型钢的组织和性能与淬火温度有极大的关系。Cr12MoV钢经1

020℃淬火、520℃回火后出现十分明显的二次硬化，而且淬火温度越高，二次硬化效应越显著。Cr12型钢的力学性能与淬火、回火温度的关系具有类似的规律，生产中对Cr12型钢采用何种淬火、回火工艺，要根据模具的具体性能要求而定。Page302.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(一)Cr12型钢3．淬火与回火(1)低温淬火及低温回火(一次硬化法)。(2)高温淬火及高温回火(二次硬化法)。(3)中温淬火及中温回火。Page312.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(二)Cr6WV钢1．锻造工艺表2-16Cr6WV钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

100～1

1601

050～1

120850～900缓冷钢坯1

060～1

1201

000～1

080850～900缓冷Page322.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(二)Cr6WV钢2．预备热处理(1)锻后一般退火。(2)锻后等温退火。Page332.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(二)Cr6WV钢3．淬火与回火Cr6WV钢的常规淬火加热温度为950～970℃，油冷，硬度为62～64HRC，在150～170℃回火，硬度为62～63HRC；在190～210℃回火，硬度为58～60HRC。Page342.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(三)Cr4W2MoV钢1．锻造工艺表2-17Cr4W2MoV钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

150～1

1801

060～1

100≥900坑冷、热砂缓冷或炉冷钢坯1

130～1

1501

040～1

060≥850坑冷或热砂缓冷Page352.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(三)Cr4W2MoV钢2．预备热处理(1)一般退火。(2)锻后等温退火。Page362.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(三)Cr4W2MoV钢3．淬火与回火(1)要求耐磨性和热硬性的模具，可采用1

020～1

040℃淬火、520～540℃三次回火的工艺，热处理硬度为58～62HRC。(2)要求韧性好、变形小的模具，可采用960～980℃加热，分级冷却，270～290℃回火二次，回火硬度为60～62HRC。

Page372.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(四)其他高耐磨微变形冷作模具钢表2-18高耐磨微变形冷作模具钢的常规热处理工艺钢号淬火工艺回火工艺预热温度/℃加热温度/℃淬火介质硬度/HRC回火温度/℃硬度/HRCCr12800～850950～980油61～64150～20050～621

000～1

100油60～40480～50060～63Cr12MoV800～8501

000～1

020油62～64150～17061～631

020～1

140油60～40500～55060～61Cr6WV800～850950～970油62～64150～170190～21062～6358～60990～1

010硝盐或碱62～6450057～58Page382.2冷作模具材料三、高耐磨微变形冷作模具钢(四)其他高耐磨微变形冷作模具钢钢号淬火工艺回火工艺预热温度/℃加热温度/℃淬火介质硬度/HRC回火温度/℃硬度/HRCCr4W2MoV800～850960～980油空≥62280～30060～621

020～1

040油空≥62500～54060～62Cr2Mn2SiMnMoV800～850860±10840±10空冷油或空≥62180～200180～20062～6462～64Cr12Mo1V1820～860980～1

040油或空60～65180～23060～641

060～1

100油或空60～65510～54060～64Cr5Mo1V800～850940～960空或油62～63180～22060～64980～1

010空或油62～65510～52057～60续表Page392.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(一)W18Cr4V钢1．锻造工艺表2-19W18Cr4V钢的锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

220～1

2401

120～1

140≥950砂冷或堆冷钢坯1

180～1

2201

120～1

140≥950砂冷或堆冷Page402.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(一)W18Cr4V钢2．预备热处理(1)常规球化退火。(2)等温球化退火。Page412.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(一)W18Cr4V钢3．淬火与回火表2-20W18Cr4V钢回火温度与硬度的关系*回火温度/℃100200300400500550580600650690硬度/HRC656360.561646565.5655949注：*1260℃油淬，回火2.5h。Page422.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(二)W6Mo5Cr4V2钢1．锻造工艺表2-21W6Mo5Cr4V2钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

180～1

1901

080～1

100≥950砂冷或堆冷钢坯1

140～1

1501

040～1

080≥900砂冷或堆冷Page432.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(二)W6Mo5Cr4V2钢2．预备热处理(1)锻后退火。(2)锻后等温退火。Page442.2冷作模具材料四、高强度高耐磨冷作模具钢(二)W6Mo5Cr4V2钢3．淬火与回火表2-22回火温度对W6Mo5Cr4V2钢硬度的影响

回火温度/℃淬火方式未回火2003004005005255505756007001

油淬666362.76363.564.564.5646252.51

油淬6461.561.562646565.563.562.553.51

油淬6562.562.562.564.565.56664.562.553.51

油淬6461.561.56264.56666.5666353.5Page452.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢表2-23抗冲击冷作模具钢的成分及特点类别钢号典型成分w/%性能及用途CMnSiCrW弹簧钢60Si2Mn0.60.82.0——疲劳强度高，耐磨性低，以小型冷镦冲头为主耐冲击工具钢4CrW2Si0.4—1.01.22.2需渗碳，强韧，耐磨5CrW2Si0.5—0.61.22.2以重剪刃为主6CrW2Si0.6—0.61.22.4抗压性较高，以小型模具为主刃具钢9SiCr0.90.51.41.1—淬硬性好，以轻剪刃为主Page462.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(一)60Si2Mn钢1．锻造工艺表2-2460Si2Mn钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

150～1

2001

100～1

150850～950堆冷钢坯1

100～1

1501

050～1

100850～950堆冷Page472.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(一)60Si2Mn钢2．预备热处理(1)快速球化退火。(2)正火。(3)高温回火。Page482.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(一)60Si2Mn钢3．淬火与回火(2)等温淬火工艺。(1)常规热处理工艺。Page492.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(二)铬钨硅系钢1．锻造工艺表2-25铬钨硅系钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式4CrW2Si钢锭1

180～1

2201

150～1

180≥850缓冷4CrW2Si钢坯1

150～1

1801

100～1

140≥850缓冷5CrW2Si钢锭1

180～1

2001

150～1

170≥850缓冷5CrW2Si钢坯1

150～1

1801

120～1

150≥800缓冷6CrW2Si钢锭1

170～1

2001

150～1

180≥850高温退火6CrW2Si钢坯1

150～1

1701

100～1

140≥800高温退火、坑冷或砂冷Page502.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(二)铬钨硅系钢2．预备热处理(1)锻后一般退火。(2)高温回火。Page512.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(二)铬钨硅系钢3．淬火与回火铬钨硅系钢适宜的淬火工艺是，淬火加热温度为860～900℃，油冷，淬火硬度53～57HRC。4CrW2Si因淬硬性低，还可以进行渗碳淬火，渗碳淬火后，表面硬度和热稳定性显著上升，综合力学性能良好。Page522.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(二)铬钨硅系钢3．淬火与回火铬钨硅系钢在300～350℃回火有轻微的回火脆性，在450℃左右回火可以获得较高的冲击韧度，在生产中可以根据模具的性能要求采用两种回火工艺：一种采用200～250℃的低温回火，回火硬度53～58HRC；另一种采用430～470℃的中温回火，回火硬度45～50HRC。Page532.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(三)9SiCr钢1．锻造工艺表2-269SiCr钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

150～1

2001

100～1

150800～880缓冷(砂冷或坑冷)钢坯1

100～1

1501

050～1

100800～850缓冷(砂冷或坑冷)Page542.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(三)9SiCr钢2．预备热处理(1)锻后一般退火。(2)锻后等温退火。

(3)高温回火。(5)调质处理。(4)正火。Page552.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(三)9SiCr钢3．淬火与回火9SiCr钢的淬火温度超过880℃，钢的抗弯强度明显下降，残留奥氏体量也有较大增加，所以适宜的淬火温度为860～870℃。Page562.2冷作模具材料五、抗冲击冷作模具钢(三)9SiCr钢3．淬火与回火9SiCr钢有较好的回火稳定性，回火温度为270℃左右，硬度仍能保持HRC60以上。但是在250℃回火，钢的抗弯强度最低，因此重载模具应避免在此温度下回火。Page572.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢表2-27高强韧性冷模钢的成分类别钢号化学成分w/%CSiMnCrWMoV其他降碳高速钢6W6Mo5Cr4V(6W6)0.64≤0.35≤0.663.7～4.36.0～7.04.5～5.50.7～1.10.2Nb基体钢6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)0.640.260.324.022.962.130.88—7Cr7Mo2V2Si(LD)0.68～0.780.7～1.2≤0.46.5～7.5—1.9～2.51.7～2.2—6Cr4Mo3Ni2WV(CG2)0.55～0.64≤0.4≤0.43.8～4.30.9～1.32.8～3.30.9～1.31.8～2.2Ni5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)0.540.790.894.18—3.091.140.4Al65W8Cr4VTi(LM1)0.6～0.7≤0.6≤0.44.2～4.87.5～8.5—0.8～1.20.1～0.3Ti65Cr5Mo3W2VSiTi(LM2)0.6～0.70.8～1.2≤0.44.5～5.21.6～2.32.8～3.41.0～1.40.1～0.3Ti低合金高强度钢6CrNiSiMnMoV(GD)0.690.810.961.16—0.6—0.9Ni马氏体时效钢18Ni0.040.05———4.54—18.09Ni12.16Co1.27TiPage582.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(一)降碳高速钢1．锻造工艺表2-286W6Mo5Cr4V钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

140～1

1801

100～1

150≥900坑冷、热砂缓冷钢坯1

100～1

1401

050～1

100≥850坑冷、热砂缓冷Page592.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(一)降碳高速钢2．预备热处理(1)普通退火。(2)等温退火。Page602.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(一)降碳高速钢3．淬火与回火6W6Mo5Cr4V钢有较强的二次硬化能力和良好的热稳定性，二次硬化状态下的冲击韧度随温度降低而明显上升，但硬度下降。回火时强度峰值出现在560～580℃之间，硬度峰值和冲击韧度的谷值出现在540～560℃之间。Page612.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢1．6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)钢(1)锻造工艺。表2-2965Nb钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

140～1

1801

100～1

150≥900缓冷(坑冷或砂冷)钢坯1

120～1

1501

080～1

120850～900缓冷(坑冷或砂冷)Page622.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢1．6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)钢(2)预备热处理。65Nb钢的预备热处理采用等温退火。加热温度为850～870℃，保温3～4h；等温温度为730～750℃，保温5～6h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度≤241HBS。Page632.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢1．6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)钢(3)淬火与回火。表2-3065Nb钢不同淬火温度后的硬度、晶粒度和残留奥氏体淬火温度/℃1

0601

0801

1001

1201

1401

1601

1801

200硬度/HRC65.765.765.665.665.666.365.765晶粒度/级——11～1210～119～109～1098残留奥氏体(体积分数)/%—1111.311.512141527Page642.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢1．6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)钢(3)淬火与回火。表2-31回火温度对65Nb钢硬度的影响

回火温度/℃淬火方式2003004004505005205405605806001

淬火61.358.058.059.460.160.160.258.558.355.51

淬火61.458.559.059.961.462.362.260.460.357.01

淬火61.559.059.560.361.862.662.561.560.558.5Page652.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢2．7Cr7Mo2V2Si(LD)钢(1)锻造工艺。表2-32LD钢锻造工艺规范加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式1

120～1

1301

080～1

120≥850缓冷(坑冷或砂冷)Page662.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢2．7Cr7Mo2V2Si(LD)钢(2)预备热处理。LD钢的预备热处理采用等温退火。加热温度为840～860℃，保温2h；等温温度为700～720℃，保温4～6h，炉冷至400℃以下出炉空冷，退火后硬度为220～250HBS。Page672.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢2．7Cr7Mo2V2Si(LD)钢(3)淬火与回火。表2-33LD钢不同淬火温度后的硬度、晶粒度和残留奥氏体淬火温度/℃1

0501

1001

1501

210硬度/HRC57606160晶粒度/级11～1210～119～107～8残留奥氏体(体积分数)/%14333534Page682.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢2．7Cr7Mo2V2Si(LD)钢(3)淬火与回火。表2-34LD钢不同回火温度对硬度的影响

回火温度/℃淬火方式4004905105305505705906101

淬火58.661.262.262.361.159.758.356.81

淬火60.362.262.963.162.760.758.558.2Page692.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢3．5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢(1)锻造工艺。012Al钢的导热性差，变形抗力大，锻造较为困难。锻造工艺是加热温度为1

100～1

140℃，始锻温度为1

050～1

100℃，终锻温度为850℃以上，锻后砂冷。Page702.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢3．5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢(2)预备热处理。012Al钢预备热处理采用等温退火。加热温度为850～870℃，保温4h；等温温度为710～720℃，保温6h，炉冷至550℃以下出炉空冷，退火后硬度≤229HBS。Page712.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(二)基体钢3．5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢(3)淬火与回火。012Al钢用作冷作模具，最佳淬火、回火工艺：500℃和850℃二次预热，1

090～1

120℃盐浴炉加热，油淬，510℃回火两次，每次2h油冷。回火硬度为60～62HRC。Page722.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(三)低合金高强度钢(6CrNiMnSiMoV钢)(1)锻造工艺。表2-35GD钢锻造工艺规范加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式1

080～1

1201

040～1

060≥850缓冷(坑冷或砂冷)Page732.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(三)低合金高强度钢(6CrNiMnSiMoV钢)(2)预备热处理。GD钢预备热处理采用等温退火。GD钢属于空冷微变形模具钢，其弱点是退火不易软化，用等温退火工艺较好。加热温度为760～780℃，保温2h；炉冷至680℃保温6h，炉冷至550℃以下出炉空冷，退火后硬度为230～240HBS。Page742.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(三)低合金高强度钢(6CrNiMnSiMoV钢)(3)淬火及回火。表2-36GD钢不同淬火温度后的硬度、晶粒度和残留奥氏体淬火温度/℃8408709009209601

000硬度/HRC66.066.066.066.066.065.0晶粒度/级121210～1110～119～106～7残留奥氏体(体积分数)/%11.413.513.816.620.2—Page752.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(三)低合金高强度钢(6CrNiMnSiMoV钢)(3)淬火及回火。表2-37GD钢不同回火温度对硬度的影响回火温度/℃淬火方式150175200230260300350400淬火62.061.059.059.559.059.559.057.0淬火63.061.560.060.060.059.558.557.0淬火63.562.061.060.560.059.058.056.5淬火64.062.061.060.559.558.557.556.5淬火64.062.561.060.059.558.058.056.5淬火64.563.060.560.060.060.058.056.51

淬火64.063.061.060.060.059.058.057.0Page762.2冷作模具材料六、高强韧性冷作模具钢(四)马氏体时效钢18Ni钢是典型的马氏体时效钢，钢中含碳量较低，对时效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo。Page772.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢表2-38高耐磨、高韧性冷模钢的化学成分钢号化学成分w/%CCrWMoVMn9Cr6W3Mo2V2(GM)0.86～0.945.6～6.42.8～3.22.0～2.51.7～2.2—Cr8MoWV3Si(ER5)0.95～1.107.0～8.00.8～1.21.4～1.82.2～2.70.3～0.6Page782.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(一)9Cr6W3Mo2V2(GM)钢1．锻造工艺表2-39GM钢锻造工艺规范项目预热温度/℃加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭600～8001

100～1

1501

060～1

100850～900缓冷钢坯600～8001

060～1

1001

040～1

080850～900缓冷Page792.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(一)9Cr6W3Mo2V2(GM)钢2．预备热处理(1)锻后一般退火工艺。(2)锻后等温球化退火工艺。Page802.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(一)9Cr6W3Mo2V2(GM)钢3．淬火与回火表2-40GM钢不同淬火温度后的硬度、残留奥氏体和晶粒尺寸淬火温度/℃1

0001

0401

0801

1001

1201

1601

2201

260硬度/HRC60.5626664.564625660残留奥氏体(体积分数)/%—2020.521284357—晶粒尺寸/μm—————1.03.03.8Page812.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(一)9Cr6W3Mo2V2(GM)钢3．淬火与回火表2-41GM钢不同回火温度对硬度的影响*回火温度/℃未回火300400450500550600硬度/HRC645859.5616563.561注：*1

100℃淬火。Page822.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(二)Cr8MoWV3Si(ER5)钢1．锻造工艺表2-42ER5钢锻造工艺规范项目加热温度/℃始锻温度/℃终锻温度/℃冷却方式钢锭1

150～1

2001

100～1

150≥900缓冷钢坯1

100～1

1501

080～1

120≥900缓冷Page832.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(二)Cr8MoWV3Si(ER5)钢2．预备热处理ER5钢预备热处理采用等温球化退火。加热温度为850～870℃，保温2h；炉冷至750～770℃，保温4h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度为200～240HBS。Page842.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(二)Cr8MoWV3Si(ER5)钢3．淬火与回火表2-43ER5钢不同淬火温度后的硬度、晶粒度和残留奥氏体淬火温度/℃1

0001

0501

1001

1201

1501

180硬度/HRC56.563.064.763.763.663.2晶粒度/级1211～12119～108～98～9Page852.2冷作模具材料七、高耐磨高韧性冷作模具钢(二)Cr8MoWV3Si(ER5)钢3．淬火与回火表2-44ER5钢不同回火温度对硬度的影响

回火温度/℃淬火方式1501752002303504001

淬火56.554.753.251.245.137.21

淬火61.060.053.056.251.240.21

淬火63.262.760.857.851.044.71

淬火64.065.064.062.257.047.71

淬火63.564.064.062.257.447.31

淬火63.365.164.763.859.149.3Page862.2冷作模具材料八、特殊用途冷作模具钢一类为典型的耐蚀冷作模具钢，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4；另一类为无磁模具钢，如1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mn15Cr2A13V2WMo等。Page872.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用图2-1按性能要求选用冷作模具钢的方向Page882.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(一)冷冲裁模具钢的选用1．冷冲裁模具钢的性能要求冷冲裁模具的主要失效形式是磨损。薄板冷冲裁模具钢要求具有高的耐磨性，而厚板冲裁模具钢除要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具崩刃或断裂，还应具有高的强韧性。Page892.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(一)冷冲裁模具钢的选用2．冷冲裁模具钢的选用产品的形状和尺寸被冲材料特性工作载荷大小失效形式模具成本生产批量冷冲裁模具钢的选用Page902.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(一)冷冲裁模具钢的选用2．冷冲裁模具钢的选用表2-46新型冷作模具钢在冲裁模方面的应用效果模具名称钢号平均寿命对比簧片凹模Cr12、CrWMnGD总寿命：15万件60万件接触簧片级进模凹模W6Mo5Cr4V2GD总寿命：0.1万件2.5万件GB66光冲模60Si2MnLD总寿命：1.0～1.2万件4.0～7.2万件中厚45钢板落料模Cr12MoV、T7CrSiMnMoV刃磨一次寿命：600件1

300件印刷电路板冲裁模T、CrWMn8Cr2MnWMoVS总寿命：2～5万件15～20万件Page912.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(二)冷拉深模具钢的选用1．冷拉深模具钢的性能要求冷拉深模具工作时，凹模主要承受强烈的摩擦和径向应力，凸模主要承受轴向压缩力和摩擦力的作用，拉深模常见的失效形式是粘附。对拉深模具的主要性能要求是具有高的强度和耐磨性，在工作中不发生粘附和划伤。Page922.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(二)冷拉深模具钢的选用2．冷拉深模具钢的选用对于中、小型模具，可选用质量较好的模具钢；对于大、中型模具，在满足模具使用性能要求的前提下，应尽量采用价格低廉的材料，如球墨铸铁等；对于大批量生产的模具或模具上磨损严重的部位，可采用镶嵌模块式的办法解决，即在合金铸铁模框中镶嵌质量较好的材料作模芯。Page932.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(三)冷镦模具钢的选用1．冷镦模具钢的性能要求冷镦模具在工作过程中要承受很大冲击力，并且冲击频率很高；凹模的型腔表面和冲头的工作表面还要承受强烈的冲击摩擦。Page942.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(三)冷镦模具钢的选用2．冷镦模具钢的选用模具零件不同部位的受力情况截面大小硬化层深度要求生产批量的大小Page952.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(四)冷挤压模具钢的选用1．冷挤压模具钢的性能要求冷挤压模具的正常失效方式主要是擦伤磨损和氧化磨损，而早期失效形式主要是凸模的断裂。冷挤压模具钢必须具有高的强韧性、良好的耐磨性、一定的耐热疲劳性和足够的回火稳定性。Page962.3冷作模具的选材及热处理一、常用冷作模具材料的选用(四)冷挤压模具钢的选用2．冷挤压模具钢的选用碳素工具钢和低合金工具钢淬硬性、强韧性和耐磨性较差，使用中易折断、弯曲和磨损，有时挤压模具会被压成鼓形，只宜作挤压应力较小、批量也不大的正挤压模具。Page972.3冷作模具的选材及热处理二、冷作模具的热处理(一)冷作模具钢的锻造(1)锻造加热和冷却要以缓慢而均匀的速度进行。(2)严格控制锻造温度范围。(3)锻造时，所用工具的圆角半径应大些，表面应光