热作模具钢 5CrNiMo 鞍钢

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化学成分 质量分数(%)
  C：0.17～0.23
  Si：0.17～0.37
  Mn：1.20～1.60
  B：0.0005～0.0035
  V：0.07～0.12
  力学性能
  试样毛坯尺寸(mm)：15
  热处理：
  第一次淬火加热温度(℃)：860；冷却剂：油
  第二次淬火加热温度(℃)：-
  回火加热温度(℃)：200；冷却剂：水、空
  抗拉强度(σb/MPa)：≥1080
  屈服点(σs/MPa)：≥885 
  断后伸长率(δ5/%)：≥10
  断面收缩率(ψ/%)：≥45
  冲击吸收功(Aku2/J)：≥55
布氏硬度(HBS100/3000)(退火或高温回火状态)：≤207主要特性；这是一种性能较好的渗碳钢、其特点与20CrMnTi及20CrNi钢相近、
具有高的强度、耐磨性及淬透性、在油中临界淬透直径达27～53mm。钢的可切削性、渗碳及热处理工艺性能均较良好、高温长时间渗碳时无晶粒长大倾向、并且沿渗碳层中碳浓度分布下降平缓、不会引起组织与性能的突变、又可以在渗碳后直接降温淬火；与 20CrMnTi钢相比、其缺点是淬火变形较大、脱碳现象较多。这钢可作20CrMnTi、20Cr、20CrNi的代用钢。

冷作模具钢在工作时．由于被加工材料的变形抗力比较大、模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此、冷作模具的正常报废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。

冷作模具钢与刃具钢相比．有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性、以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加I工艺复杂．而且摩擦面积大．磨损可能性大．所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大．又由于形状复杂易于产生应力集中、所以要求具有较高的韧性；模具尺寸大、形状复杂．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。

总之、冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具钢高一些．而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求(因为是冷态成形)、所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种、例如、发展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。下面结合有关钢种选用进一步说明。

通常接冷作模具的使用条件、可以将钢种选择分为以下四种情况：
(1)尺寸小、形状简单、轻负荷的冷作模具。例如．小冲头、剪落钢板的剪刀等可选用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具钢制造。这类钢的优点是；可加工性好、价格便宜、来源容易。但其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此、只适于制造一些尺寸小、形状简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷像模等。

(2)尺寸大、形状复杂、轻负荷的冷作模具。常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具钢。这些钢在油中的淬透直径大体上可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国发展的一种不含Cr的冷作模具用钢．可代替或部分代替含Cr的钢。
9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、脱碳倾向性比9SiCr钢小、而淬透性比碳素工具钢大．其价格只比后者高约30%因此是一个值得推广使用的钢种。

但9Mn2V钢也存在一些缺点如冲击韧性不高、在生产使用中发现有碎裂现象．另外回火稳定性较差、回火温度一般不超过180℃在200℃回火时抗弯强度及韧性开始出现低值。

9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为缓和的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具、可采用奥氏体等温淬火。
3)尺寸大、形状复杂重负荷的冷作模具。须采用中合金或高合金钢．如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WVCr4W2MoV等、另外也有选用高速钢的。
用高速钢做冷作模具的倾向巴日趋增大、但应指出、此时已不再是利用高速钢所特有的红硬性长处．而用它的高淬透性和高耐磨性。为此．在热处理工艺上也应有所区别。

选用高速钢做冷模具时．应采用低温淬火．以提高韧性。例如W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃。而做冷作模具时、则应采用1190℃的低温淬火。又如W6Mo5Cr4V2钢．采用低温淬火后可使寿命大大提高、特别是显著减少了折损率。

〔4)受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具。如上所述．前三类冷作模具用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主为此均采用高碳过共析钢乃至荣氏体钢。而对有的冷作模具加切边楼、冲裁模等．其对口单薄．使用时又受冲击负荷作用则应以要求高的冲击韧性为主。为了解决这一矛盾．可采取以下措施．①降低合碳量．采用亚共折钢．以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降；②加入Si．、Cr等合金元素．以提高钢的回火稳定性和回火温度(240一270℃回火)这样有利于充分消除淬火应力使叽提高．而又不致降低硬度；②加入W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si；5CrW2Si等。

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