低合金冷作模具鋼 低合金冷作模具鋼主要特點(diǎn)是工藝性好，淬火溫度低，熱處理變形小，強(qiáng)韌性好，并具有適當(dāng)?shù)哪湍バ浴D（6CrMnNiMoVSi）鋼是一種低合金工具鋼，也是典型的高強(qiáng)高韌性冷作模具鋼，用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具，有較高的使用壽命。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

                                                                                                                     表1 幾種新型冷作模具鋼的成分 （W%）

號(hào)	C	Cr	Ni	Si	Mn	Mo	V	W	Nb
GD鋼	0．64-0．74	1．0-1．3	0．7-1．0	0．5-0．9	0．7-1．0	0．3-0．6	0．12
65Nb	0．6-0．7	3．8-4．4		0．35	0．40	2．0-2．5	0．8-1．1	2．5-3．0	0．2-0．3
CG-2	0．55-0．64	3．8-4．3	1．8-2．2	0．40	0．40	2．8-3．3	0．9-1．3	0．9-1．3
LD鋼	0．7-0．8	6．5-7．0		0．7-1．2	0．50	2．0-2．5	1．7-2．2
GM	0．86-0．94	5．6-6．4				2．0-2．5	1．7-2．2	2．8-3．2

GD鋼是在CrWMn鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)亟档吞己?，以減少碳化物偏析，同時(shí)增加鎳、哇、錳，以增加基體的強(qiáng)度和韌性，少量鉗和釩可以細(xì)化晶粒，提高淬透性和耐磨性。并增加回火穩(wěn)定性，鉻的作用主要是提高淬透性。GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體，碳化物較少，且細(xì)小而均勻，可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具，模具使用過(guò)程中很少崩韌和斷裂。力學(xué)性能見(jiàn)表2、表3。

                                                                                                                                          表2 GD鋼淬火溫度與硬度的關(guān)系（HRC）

淬火溫度/℃	810	840	870	900	930	960	1000
空冷硬度	63	65．5	65．5	66	65．5	66	65
油冷硬度	65．5	66	66	66	66	66	65
200℃回火硬度	59	60	61	61	61	60．5	61
230℃回火硬度	59．5	60	60	60	60	60	60
200℃回火硬度	59．5	59．5	59	58．5	58	60	59

` 表2列出了GD鋼在不同的淬火回火溫度下獲得的硬度。由于Si、Cr的共同作用，使其具有較高的回火穩(wěn)定性，可滿冷作模具的要求。

                                                                                                                                     表3 幾種冷作模具鋼的力學(xué)性能對(duì)比

鋼號(hào)	熱處理工藝	抗彎強(qiáng)度/MPa	沖擊韌性/J·mm-2	硬度/HRC
GD鋼	900℃油淬200℃回火	4483	149．1	61
GD鋼	930℃加熱250℃等溫55min+200℃回火2h	4650	171	59
CrWMn	840℃油淬200℃回火	3777	76．5	61
Cr12MoV	1020℃油淬200℃回火	2580	44．1	61

由表3可知，GD鋼的強(qiáng)韌性明顯高于對(duì)比鋼，GD鋼采用等溫淬火工藝，在馬氏體基體上分布適量下貝氏體，具有明顯的韌化效果，是進(jìn)一步發(fā)揮材料潛能的有效途徑。實(shí)際使用情況見(jiàn)表4。由此可以看出，采用GD鋼制模具壽命明顯高于CrWMn鋼及Cr12MoV鋼。
                                                                                                                                                           表4 幾種冷作模具鋼的壽命對(duì)比（萬(wàn)件）

模具類型	GD鋼	CrWMn	Cr12MoV
沖裁模	1．2		0．6
沖壓模	6	3
擠壓模	0．8	0．001	0．001
凸模	75		11

2、基體鋼
基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體化學(xué)成分相同的鋼。如65Nb鋼（65Cr4W3Mo2VNb）、CG-2鋼（6Cr4Mo3Ni2WV）等?；w鋼既具有高速鋼的強(qiáng)度，紅硬性，耐磨性，又具有低合金鋼的韌性和塑性，已較廣泛地用于制作冷擠壓、厚扳冷沖、冷鐓等模具，特別適于難變形材料用的大型復(fù)雜模具，還可用做黑色金屬的溫?zé)釘D壓模具。
⑴65Nb鋼是以W6Mo5Cr4V2高速鋼為母體，在其淬火基體成分基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加含碳量，并用少量的鈮進(jìn)行合金化改型而成，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。含碳量稍高于基體的含碳量，以便增加一次碳化物量和提高耐磨性，還加入少量的強(qiáng)碳化物形成元素鈮，以便形成比較穩(wěn)定的碳化物，阻止淬火加熱時(shí)晶粒的長(zhǎng)大并改善鋼的工藝性能。65Nb鋼是一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼，可以用來(lái)制作復(fù)雜、大型或難變形金屬的冷擠壓模具和受沖擊負(fù)荷較大的冷鐓模具以及冷沖模具、冷剪模具等。
在1080~1160℃加熱淬火，仍能保持細(xì)晶粒，硬度也較高；在1160℃加熱淬火時(shí)硬度高，達(dá)到66.3HRC；在1180℃加熱淬火時(shí)，開(kāi)始長(zhǎng)大。因此，適應(yīng)的淬火加熱溫度推薦采用1080-1160℃。在1120℃淬火，500-540℃回火時(shí)的力學(xué)性能佳。
⑵CG-2鋼是一種冷熱兼用的基體鋼，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。與高速鋼W6Mo5Cr4V2相比屈服強(qiáng)度稍低外，對(duì)于承受較大擠壓力的冷擠壓模具，選擇W6Mo5Cr4V2高速鋼制作，使用壽命較高；對(duì)承受擠壓力較小、形狀復(fù)雜和要求較高韌性的冷鐓模具，則選擇CG-2鋼。
3．使用秘笈
材料的化學(xué)成分直接影響材料的組織和性能，進(jìn)而影響模具的使用壽命。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)情況合理選用。
CrWMn淬透性化比GCr15好，常用于形狀復(fù)雜、耐磨性好的高精度沖模。但CrWMn鋼鍛后需較嚴(yán)格地控制冷速，并采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?，防止模具在使用中的崩刃和開(kāi)裂。 Cr12MoV鋼等有高的耐磨性，但碳化物偏析較嚴(yán)重，導(dǎo)致變形的方向性和強(qiáng)韌性的降低。相比Cr12MoV鋼，GD鋼制作的模具使用壽命有不同程度的提高。 W6Mo5Cr4V2和W18 Cr4V具有高的耐磨性和強(qiáng)度，常用于制作承受較大擠壓力的冷擠壓模具，但其韌性不能滿足復(fù)雜大型和受沖擊負(fù)荷大的模具的需要。對(duì)承受壓力較小，形狀復(fù)雜，而又要求較高韌性的冷鐓模具，則可選擇用CG-2鋼。 GD鋼基體具有較多的板條狀馬氏體，碳化物較少且細(xì)小而均勻，可以取代CrWMn鋼和部分取代Cr12MoV鋼制造冷作模具。 LD鋼的共晶碳化物比Cr12MoV鋼低得多，淬透性比Cr12MoV高。GM鋼的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Cr12MoV鋼，硬度高且具有一定的韌性。GM鋼比Cr12MoV鋼的承載能力高得多，完全可以代替Cr12MoV鋼制作大型冷鐓模具。

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