刍议新型冷作磨具用钢的性能与热处理措施

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【摘 要】随着经济的迅速发展记忆科学技术水平的不断提高，我国的模具钢的研发取得了一定的成就，为我国国民经济的发展以及工业水平的提高做出重要贡献。近几年来，工业生产技术不断发展，并出现了很多新型材料，这在一定程度上促进了新型模具的生产。然而，在实际生产中，冷作模具的工作条件日益苛刻，人们对其性能、质量以及品种提出了更高、更严格的要求。为了能够对市场上模具的要求进行有效的满足，各国都做出了很大的努力，主要分为两个方面：一方面，除对传统的模具材料不断开发新的热处理工艺；另一方面，对具有不同特性的新型冷作模具材料进行开发，以此来满足市场上对各种模具的高需求。本文主要针对新型冷作磨具用钢的性能与热处理措施进行研究与分析。

【关键词】冷作模具钢；性能；热处理

1、引言

目前状况下，世界上主要存在着三种通用的冷作模具钢，具体情况见表1。

就我国而言，目前状况下所使用的冷作模具钢大多数都为低合金工具钢CrWMn、高碳高铬钢Cr12和Cr12MoV等传统的典型钢种。CrWMn钢具有较高的淬透性，经过淬火之后，钢体发生耳朵变形程度相对较小，但是，它仍然存在着一定缺陷，突出表现在韧性与变形要求之上，并不能对市场上各种模具进行有效的满足；Cr12型钢最大的优点便是具有较高的耐磨性，然而它的碳化物的均匀性相对较弱，当在尺寸较大时，反复镦拔收效不大，并促使其变形的方向性和强韧性出现一定程度的降低。

2、高韧性高耐磨性冷作模具钢

对于Cr12型冷作模具钢来说，其突出特点表现为耐磨性高，但是，相比较于其它的冷作模具钢，它在韧性与抗回火软化能力方面表现出一定的不足。虽然基体钢与低碳高速钢能够在一定程度上弥补Cr12型冷作模具钢在韧性方面的不足，但是其耐磨性仍然不是很高，不能满足所有的市场的需求。为了对这一问题进行有效的解决，各个国家都作出了积极探索。近几年来，已经研发出了一套约含8％铬、钼、钒的韧性较高的耐磨性冷作模具钢，这种模具钢的碳、铬含量与Cr12型模具钢相比较低，因此，在这种模具钢之中对钨、钼和钒的含量进行一定程度的增加，通过这种办法来对其二次硬化能力与耐磨性进行有效的提高。这种类型的钢具有较高的淬火温度，一般情况下，在1040℃到1160℃之前，这样一来，就能够对刚的碳化物偏析进行改善，并对钢的韧性进行有效的保证。这种类型的模具钢与Cr12Mo1V1钢、Cr12型钢相比，具有一定的优越性，首先，它的耐磨性高于Cr12Mo1V1钢。其次，它的韧性和抗回火软化能力则高于Cr12型钢。代表钢号有美国的VascoDie（8Cr8Mo2V2Si）、VascoWear（8Cr8Mo2V2WSi）、日本的TCD（Cr8V2MoTi）、QCM8（8Cr8Mo2VSi）、DC53（Cr8Mo2VSi）、瑞典的ASSAB88及我国开发的7Cr7Mo2V2Si（LD　钢）、9Cr6W3Mo2V2（GM钢）和ER5等。

3、火焰淬火冷作模具钢

为了满足市场上对于冷作模具钢的高需求，国外已经开发出了与火焰淬火工艺需要具有较高适应度的专用冷作模具钢。目前状况下，它已经在制造剪切、冲压和冷镦等冷作模具中有了十分广泛的作用。这类钢具有诸多的特点，主要表现在以下几个方面：①模具钢具有较为优越的淬透性，能够在比较宽泛的温度范围内进行淬火。而如果温度达到了100℃到250℃之间，在这种条件下进行淬火，空冷之后，能够使其表面硬度以及心部硬度得到明显的增加；②运用这类模具，在很大程度上便利了使用火焰喷嘴对模具施以局部加热淬火作业，可在机加工完成后采用氧乙炔喷枪或专用加热器对模具的工作部位加热并空冷淬火后直接使用。对于冷冲压模具来说，一般情况下，只有当温度达到了150℃到200℃时，在对其进行淬火，这种条件之下使得淬火之后工件的变形程度相对较小，并且能够对堆焊修复工艺进行有效的利用，除此之外，它还具有着相对较好的机械加工性能。

4、空冷微变形模具钢

对于空冷微变形模具钢来说，其优点主要表现在较低的合金元素含量（Me5%）、高淬透性与高淬硬性。通过对这种钢进行有效的使用，100mm的工件就可以进行空冷淬透，一般情况下，在淬火之后，工件的硬度能够达到62～64HRC之间。除此之外，这类钢热处理变形小、工艺简便、淬火温度低和强韧性好，并有适当的耐磨性。在淬火结束之后，一般情况下，对其进行一定程度的低温回火，这样就可以对内应力进行有效的消除。而对于工作动载荷较高，要求韧性较高的模具，则采用高温淬火和高温回火工艺。目前状况下，这种空冷微变形模具钢已经在重负荷、高精度冷作模具的制作当中有了十分广泛的运用。主要代表性钢号有：美国ASTM标准钢号A4（Mn2CrMo）、A6（7Mn2CrMo）；日本的大同特殊钢公司的G04、日本日立金属公司的ACD37钢等。

5、粉末冶金冷作模具材料

通过对粉末冶金方法进行有效的使用，可以使用水雾化法对钢水进行一定程度的雾化，并使之成为细小的钢粉末，然后运用一定的办法使这些细小的钢粉末进行快速的凝固，可以生产出用传统冶金方法难以生产的超高碳、高合金（尤其是高钒含量）、高耐磨性的模具钢，使钢中含有更多的硬质碳化物VC。目前状况下，经过相关机构与学者的积极探索，国外已经研制出了多种粉末冶金冷作模具钢，主要的代表性钢号有：美国研制的CPM15V是CPM10V的改进，而CPM440VM和Suprator是CPM440V的改进。

6、结束语

本文主要针对新型冷作磨具用钢的性能与热处理措施进行研究与分析，主要从高韧性高耐磨性冷作模具钢、火焰淬火冷作模具钢、空冷微变形模具钢以及粉末冶金冷作模具材料四个方面阐述与分析了新型冷作模具钢的性能及热处理。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。