典型应用:
1、中碳钢或高碳钢的下料;
2、冲切硬性材料,如硬化钢板或冷轧钢带;
3、切割工具,如齿轮加工工具、钻孔、攻丝;
4、受到磨粒磨损的塑料模具;
5、塑料成型机的零件,如:螺杆、料筒、喷嘴、注射头、单向抑反环形阀、制粒刀、粉碎刀等;
6、半导体IC模具,如:封装模、滑块等。
软化退火:
保护气氛下,加热到850-900℃,均热后,在炉中以10℃/小时的冷速冷却到700℃,然后空冷。
消除应力:
粗加工后,模具应整体加热至600-700℃,保温两小时,慢慢冷却到500℃,然后空冷。
淬火:
预热温度:450-500℃和850-900℃
奥氏体化温度:根据下图所需硬度选择1050-1180℃
模具应注意保护,以免淬火过程中出现脱碳或氧化
表面处理:
一些冷作工具钢为了降低摩擦和增加耐磨性,而进行表面处理。通常大部分采用氮化或通过PVD、CVD产生耐磨表面涂层。
氮化处理:
建议在特殊的盐浴炉中,做短时间的处理,以产生2-20um的扩散层,可以降低工具表面的摩擦和带来各种其它好处。
PVD:
物理气相沉积PVD是用200-500℃之间的温度来提供一种耐磨涂层的方法。因此ASSAB PM 23是560℃高温回火,在PVD镀膜过程中没有尺寸改变的危险。
CVD:
化学气相沉积CVD是在1000℃左右的温度下在表面生产耐磨涂层。推荐模具在表面处理后应在真空炉里重新淬火和回火。
电火花加工:
如果钢材在淬火及回火后进行电火花加工,电加工表面为重熔层(白层)及再淬火未回火层,这两种组织均非常脆,会损害模具的性能。
当通过EDM,加工轮廓时,推荐最后采用"精细放电",即低电流,高频率。为提高模具性能,经电火花加工表面应进行研磨或抛光以彻底去除白层,然后模具应以535℃左右再回火一次。
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一胜百冷作工具钢钢选材:
冲裁选材
1.轻载冲裁模
轻载冲裁模以磨损失效为主,选材时主要依据是冲裁件的批量、硬度、精度及复杂程度等因素所要求的耐磨性和强韧性。如小批量生产可选用T8A、T10A钢,中批量生产可选用CrWMn、9Mn2V和GCr15钢,大批量生产可选用Cr12、Cr12MoV钢,特大批量生产可选用硬质合金Y15、Y20。上述钢种,尤其是CrWMn、Cr12型等钢的耐磨性较好,但由于碳化物偏析、马氏体脆性大等原因使其韧性差,疲劳抗力低,用作模具常因崩刃、脆断失效(占45%以上),寿命不高。防止脆断的途径有二,一是采用细化晶粒,细化碳化物,获得较多马氏体或下贝氏体的强韧化处理工艺;二是改用下列高强韧新型模具钢。
2.重载冲裁模
重载冲裁模刃口更易磨损,同时易于崩刃、断裂,要求材料既有高耐磨性,又有高强韧性。以往,小批量软料中厚板冲裁模常选用T8A、9SiCr、60Si2Mn和6CrW2Si等钢,其韧性较好,但抗压强度和耐磨性不足;大批生产用重载冲裁模常以高速钢做凸模,以高碳高铬钢做凹模,其承载能力高,耐磨性好但韧性差,寿命并不高。现在趋于选用强韧性好且耐磨的新型模具钢,如GD、Cr5Mo1V、Cr12Mo1V1钢。
用各种高强韧性钢制造的模具,均可通过表面强化处理进一步大幅度提高寿命。用于冷冲裁模的表面处理工艺有氮碳共渗、渗硼、TD法渗钒、渗铬、气相沉积TiN或TiC、化学镀镍磷合金和电火花熔覆硬质合金等。
冷挤压模的选材
冷挤压模承受很大的载荷和强烈的摩擦,要求凸模有足够的抗压、抗弯强度以防镦粗、折断;凹模要有足够的抗拉强度和疲劳抗力以防开裂;凸、凹模均要求高耐磨性以延长使用寿命。以往,小批挤压软料的模具,常用60Si2Mn钢做凸模、T10A钢做凹模;中批量生产用复杂模具,常选用CrWMn、9CrWMn等钢;大批生产用重载模具,常以Cr12MoV钢做凹模,以高速钢做凸模。
除60Si2Mn钢外,上述钢种在使用中均表现出强韧性不足,凸模易折断,凹模易胀裂。现趋向于选用GD、012Al、LD、GM和ER5等新型高强韧模具钢,以及下列新钢种。
(1) 6W6Mo5Cr4V(代号6W6)钢。此钢系降碳高速钢,碳化物减少,分布均匀,强韧性增高。经1180~1200℃淬火、560~580℃回火3次,硬度为60~63HRC,强韧而又耐磨。主要用于取代高速钢和Cr12型钢制造冷挤凸模和冷镦冲头,寿命成倍提高。
(2) 6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)钢。此钢系基体钢,加入少量Nb以细化晶粒,稳定碳化物,减少马氏体中碳量,从而进一步提高韧性。于1080~1180℃淬火、520~600℃回火,硬度为59~62HRC。调节温度可调整强韧性和耐磨性配合。适于制造形状复杂的有色金属冷挤压模,也可用于单位压力不超过2500MPa的钢挤压模。
(3) 6Cr4Mo3Ni2WV(代号CG2)钢。此钢系调整成分的基体钢,加Ni可进一步提高强韧性和热疲劳抗力。淬火温度1100~1140℃,用于冷挤模时可于520~560℃回火两次,硬度为59~62HRC;用于温挤、热挤模具时则于600~650℃回火两次,硬度为50~54HRC。
(4) 硬质合金YG15、YG20和钢结硬质合金GT35、TLMW50,其硬度高,耐磨,有一定韧性,寿命很高,但制造工艺复杂,成本高,只用于大量生产的场合。如反挤压钢件的批量不应小于105件,反挤压铝件的批量应在5×105件以上。
钢制冷挤压模根据需要可进行表面强化处理。除前述表面处理工艺外,还可进行硼硫复合渗、硫氮碳共渗等,以改善表面摩擦性能,防止粘着磨损失效。