冷作模具材料及其强化技术

冷作模具钢的研究与技术发展冷作模具钢主要用于制造在冷态（室温）下工作的模具，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷镦模具、冷挤压模具、压印模具和螺纹滚丝模等等。

典型牌号是高碳高铬型冷作模具钢Cr12、Cr12MoV；高速钢W6Mo5Cr4V2及粉末冶金高温合金等。

由于Cr12MoV钢中的碳偏析存在较多的大块网状碳化物，使模具在使用过程中经常因韧性不足而出现崩刃、脆裂导致失效。

因此，如何改善韧性是提高冷作模具寿命的重要课题之一。

1、冷作模具钢技术标准内容技术标准是提高产品质量的龙头，标准是供需双方的技术部约定，在市场经济没有发育完善的今天，标准落后就生产不出先进的产品。

制订的一个钢厂能够生产、客户能够放心接受的基础标准是满意的，通过标准中规定项目的检测，让用户买到满意的材料是最重要的。

以Cr12MoV为例，新制订的GB/T24594-2009《优质合金模具钢》中规定，对冷作模具钢检测项目除了化学成分、酸浸低倍、退火态硬度外；还增加了：①钢的纯净度，A、B、C、D类非金属夹杂物细系、粗系的检测；②横向冲击试验，钢材中心横向冲击与纵向冲击之比应达到0.6；③晶粒大小测试，确保晶粒度细于7级；④共晶碳化物不均匀度，按GB/T14979-1994标准第四级别图评定，心部组织往往存在粗大的共晶碳化物和成分偏析，严重影响模具的冲击韧度；⑤超声波探伤，确保钢材内部无不可接受的明显缺陷。

GB/T24594-2009《优质合金模具钢》中典型的冷作模具钢牌号化学成分，见表1；主要特点及用途，见表2。

表1 典型的冷作模具钢牌号化学成分对模具钢来言，提高其纯净度已经成为提高模具性能和寿命的重要手段。

提高冷作模具钢材的纯净度主要是控制钢中有害元素的含量，通过降低P、S含量可明显提高材料的冲击韧度和抗疲劳性能，改善材料的等向性能；H、N、O对钢材的性能也有诸多有害的影响，降低这些元素的含量对改善和提高钢材性能是非常有利的。

目前往往采用真空精炼、电渣重溶、乃至保护气氛重溶、真空自耗等先进的冶炼工艺来提高模具钢的冶炼质量，各种精炼技术的运用提高了钢的纯净度，极大地降低钢中的夹杂物和偏析，并改善夹杂物的形态。

冷作模具钢及其热处理的措施_模具钢热处理工艺（1）高的硬度和耐磨性，工作时保持锋利的刃口；（2）较高的强度和韧性，工作时刃部不易崩裂或塌陷；（3）较好的淬透性，保证淬火态有较高的硬度和一定的淬透深度；（4）较好的加工工艺性能，热处理变形小，在复杂断面上不易淬裂。

1、2冷作模具钢的化学成分特点（1）高碳：碳的质量分数一般在1%左右，个别达2、0%，以保证高硬度和高耐磨性。

（2）高合金：常用的合金元素有Cr、Mn、Mo、W、V等。

Mn、Cr等能提高淬透性，碳化物形成元素能形成难溶碳化物，细化晶粒、提高耐磨性。

1、3常用冷作模具钢的种类冷作模具钢使用的钢材分为：碳素工具钢、低合金工具钢、高铬及中铬模具钢、基体钢、高速钢等。

（1）碳素工具钢和低合金工具钢：碳素钢一般选用高级优质碳素工具钢，以改善模具的韧性。

对耐磨性要求较高、不受或受冲击较小的可选用T13A、T12A；对受较大冲击的模具则应选择T7A、T8A；而对耐磨性和韧性均有一定要求的模具（如冷镦模）可选择T10A。

优点是加工性能好、成本低；缺点是淬透性低、耐磨性欠佳、淬火变形大、使用寿命低。

故一般只适合制造尺寸小、形状简单、精度低的轻负荷模具。

（3）低合金工具钢常用的钢号有9Mn2V、9SiCr、CrWMn和滚动轴承钢GCrl5。

优点是低合金工具钢具有较高的淬透性、较好的回火稳定性、较好的耐磨性和较小的淬火变形，综合力学性能较好。

缺点是网状碳化物倾向较大，因韧性不足而可能导致模具的崩刃或折断等早期失效。

常用于制造尺寸较大、形状较复杂、精度较高的低中负荷模具。

（4）高铬和中铬冷作模具钢：是一种专用的冷作模具钢，具有更高的淬透性、耐磨性和承载强度，且淬火变形小，广泛用于尺寸大、形状复杂、精度高的重载冷作模具。

高铬模具钢Crl2型常用的有三个牌号：Crl2和Crl2MoV、Crl2Mo1V1。

Crl2钢的ωC高达2、0%～2、3%，属莱氏体钢。

它具有优良的淬透性和耐磨性，但韧性较差，多用于小动载条件又要求高耐磨或形状简单的拉伸模和冲裁模，在正确设计的情况下可以冲压厚度小于6mm的钢板。

冷作模具钢用途冷作模具钢是一种常用的工具钢材料，主要用于制作模具和冷冲压件。

它具有高硬度、优异的耐磨性和耐冲击性能，能够在低温下保持良好的强度和韧性。

冷作模具钢广泛应用于汽车、电子、家电等工业领域，为各行各业的制造业提供了重要的支持。

首先，冷作模具钢被广泛用于汽车工业。

在汽车制造过程中，需要大量的模具来生产汽车零部件，如车身构件、发动机零部件和底盘零部件等。

冷作模具钢因其硬度高、耐磨性好的特点，能够满足汽车制造过程中对模具的高要求，保证生产出质量稳定的零部件。

其次，冷作模具钢在电子工业中也有重要的应用。

在电子产品制造过程中，常常需要使用模具来制作外壳、键盘、连接器等各种零件。

冷作模具钢因其优异的耐磨性和高硬度，能够有效延长模具的使用寿命，提高生产效率。

同时，冷作模具钢还能够保证电子产品的精度和质量，确保产品具有稳定的性能。

此外，冷作模具钢在家电制造行业也有广泛的应用。

制造家用电器需要大量的模具来生产外壳、零部件等。

冷作模具钢因其高硬度、良好的耐磨性和抗冲击性能，能够满足家电行业对模具的高要求。

同时，冷作模具钢制作的模具还可以保证产品的外观质量，提高产品的市场竞争力。

除了以上几个主要行业，冷作模具钢还被广泛应用于航空航天、兵器制造、塑料制品等领域。

在航空航天和兵器制造领域，冷作模具钢常用于制造飞机、火箭等载具的部件，保证其在极端环境下的安全和可靠性。

在塑料制品行业，冷作模具钢用于制造注塑模具，在塑料制品生产过程中起到关键作用。

总之，冷作模具钢由于其优异的性能，被广泛应用于各个制造业领域。

它能够满足各行各业对模具的高要求，提高生产效率和产品质量。

冷作模具钢的发展也推动了我国制造业的发展，促进了工业升级和技术创新。

未来，随着科技的不断进步和工业的快速发展，冷作模具钢的用途将会更加广泛，为中国制造业的崛起做出更大的贡献。

冷作模具钢的技术发展和热处理工艺一、引言冷作模具钢是模具材料中的一种，其特点是硬度高、耐磨性好、抗拉强度高等。

随着工业的发展，模具的应用越来越广泛，对于冷作模具钢的需求也越来越大。

本文将介绍冷作模具钢的技术发展和热处理工艺。

二、冷作模具钢的技术发展1. 传统冷作模具钢传统冷作模具钢主要分为两类：低合金型和高合金型。

低合金型通常含有少量的铬、钼等元素，其主要特点是硬度较低，但韧性好；高合金型则含有较多的铬、钼等元素，硬度高，但韧性差。

2. 高性能冷作模具钢随着科技的不断进步和工业化水平的提高，人们对于冷作模具钢的要求也越来越高。

因此，在传统冷作模具钢基础上，出现了一些新型材料。

这些新型材料通常含有更多的合金元素以及微量元素等掺杂物质，并采用了先进制造工艺。

这些新型材料具有更高的硬度、更好的耐磨性、更高的韧性等优点。

3. 无锡钢铁公司开发的冷作模具钢无锡钢铁公司开发了一种全新的冷作模具钢——WY718。

这种材料采用了先进的制造工艺，含有铬、钼、钴等多种合金元素，并且添加了稀土元素等微量掺杂物质。

WY718具有极高的硬度和耐磨性，同时又具有较好的韧性和抗拉强度。

三、热处理工艺1. 普通淬火普通淬火是最常见的一种热处理方法。

其步骤为：加热至适当温度，保温一段时间，然后快速冷却。

这种方法可以使得材料表面形成一层硬质薄膜，从而提高其硬度和耐磨性。

2. 高温回火高温回火是指在淬火后将材料加热至适当温度，保温一段时间后再进行冷却。

这种方法可以消除淬火过程中产生的应力，并提高材料的韧性和塑性。

3. 淬火回火淬火回火是指先进行普通淬火，然后将材料加热至适当温度，保温一段时间后再进行冷却。

这种方法可以使得材料同时具有较高的硬度和韧性。

4. 等温淬火等温淬火是指将材料加热至适当温度，保温一段时间后快速冷却。

这种方法可以使得材料在热处理过程中形成细小的组织结构，从而提高其硬度和耐磨性。

5. 调质调质是指在普通淬火后将材料加热至适当温度，保温一段时间后冷却。