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第6章 冷作模具材料 6.1 冷作模具材料的工作条件与性能要求 6.1.3 典型冷作模具材料的性能分析 6.2 冷作模具材料的选用 6.3 冷作模具的制造工艺路线 6.4 冷作模具材料的热处理 6.4.2 典型冷作模具材料的热处理 2.冷拉深模的热处理 3.冷挤压模的热处理 4.冷镦模的热处理 6.5 冷作模具材料热处理实例 * 6．1 冷作模具的工作条件与性能要求 6．1．1 冷作模具的工作条件 6．1．2 冷作模具的性能要求 6．1．3 典型冷作模具材料的性能分析 6．2 冷作模具材料的选用 6．3 冷作模具的制造工艺路线 6．4 冷作模具的热处理 6．4．1 冷作模具钢的热处理特点 6．4．2 典型冷作模具的热处理 6．5 冷作模具热处理实例 6．5．1 硅钢片冷冲裁模具 6．5．2 不锈钢表壳冷挤压模具 目录 冷作模具材料的正常失效形式主要是磨损、脆断、弯曲、咬合、塌陷、啃伤、软化等。 要求冷作模具钢应在相应的热处理后，具有高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、抗疲劳、不咬合等能力。 6.1.1 冷作模具材料的工作条件 冷作模具是指在常温下对材料进行压力加工或其他加工所使用的模具。典型的冷作模具主要有冲裁模、拉深模、挤压模、冷镦模等。各类冷作模具都是在常温下对工件材料施力，使其产生变形或分离，从而获得一定的形状、尺寸和性能的成品件。由于各类冷作模具不同，所以其工作条件也不同。 6.1.2 冷作模具材料的性能要求 1.使用性能要求 （1）耐磨性 （2）韧性 （3）强度 （4）抗疲劳性 （5）抗咬合性 2.工艺性能要求 （1）可锻性 （2）可切削性 （3）可磨削性 （4）热处理工艺性 1.碳素工具钢 (1)化学成分;(2)力学性能;(3)工艺性能;(4)使用范围。 (2)力学性能 如图6-1所示，碳素工具钢随回火温度升高而硬度降低，但下降趋势与碳含量有关，碳含量越高，钢中析出的碳化物颗粒越多，阻止了硬度的下降，因而碳含量高的钢回火时硬度降低程度比碳含量低的钢小。 图6-1 T10钢的硬度、残余奥氏体量与回火温度的 关系 (780℃淬火、水冷、回火保温1 h) 图6-2 T10钢的淬火温度对强韧性的影响 图6-3 T10钢的淬火温度对淬透性的影响 提高淬火温度，淬火马氏体变粗，钢的强韧性下降，如图6-2所示。但适当提高淬火温度，可提高碳素工具钢的淬透性，增加硬化层深度，提高模具的承载能力，如图6-3所示。所以，对于容易淬透的小型模具，可采用较低的淬火温(760～780℃)；对于大、中型模具，应适当提高淬火温(800～850℃)或采用高温快速加热工艺。 碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，在低温区(150～200℃)回火，硬度下降不多，当回火温度超过200℃时，硬度才明显下降，如图6-1所示。 碳素工具钢的力学性能与回火温度的关系，如图6-4所示，当回火温度为220～250℃时抗弯强度达到极大值，可是碳素工具钢在200～250℃回火时，会产生回火脆性，导致韧性下降，因此韧性要求较高的碳素工具钢应避免在此温度回火。而承受弯曲及抗压载荷的碳素工具钢仍可采用220～280℃回火，以获得高抗弯强度，提高模具的使用寿命。 图6-4 T12钢的力学性能与回火温度的关系 (淬火温度:780℃) (3)工艺性能 ①锻造性能: ②预先热处理: ③淬火及回火: (4)使用范围 碳素工具钢生产成本低，易于冷、热加工，在退火状态下硬度较低，通过热处理后可以获得较高的硬度，具有一定的耐磨性。但淬透性差，淬火变形大，耐磨性不高。因此，碳素工具钢适于制造尺寸较小、形状简单、负荷较轻、生产批量不大的冷作模具。 2.高碳低合金钢(CrWMn钢) (1)化学成分 CrWMn钢的临界点:Ac1≈750℃，Accm≈940℃，Ar1≈710℃，Ms≈255℃ 。 (2)力学性能 CrWMn钢具有高淬透性，由于钨形成碳化物，所以这种钢在淬火及低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度及耐磨性，如图6-5～图6-7所示。 图6-5 CrWMn钢力学性能与淬火温度的关系 图6-6 CrWMn钢硬度与淬火温度的关系 图6-7 CrWMn钢硬度与回火温度的关系 (3)工艺性能 ①锻造工艺 CrWMn钢具有良好的锻造性能。 ②退火工艺: CrWMn钢锻后需进行等温球化退火，退火温度为790～83