我国热作模具钢的发展

随着研究我国少切、不切、精密成形技术的快速经济发展，对模具材料的性能要求企业越来越高，一些20世纪50年代以来中国长期进行使用的旧钢种已经不能没有完全能够满足社会要求。为此，国内一些高校、科研院所、钢厂和模具用户开发了各种性能优良的模具钢,大大延长了国内模具的使用寿命，并逐步补充和完善了国内模具钢系列。
　　冷加工模具钢的发展
　　冷加工过程中模具设计材料的主要工作性能要求是：良好的耐磨性、足够的强度和韧性、高的疲劳使用寿命、良好的抗划伤和抗咬合性以及学生良好的工艺技术性能。90年代以前，我国常用的冷作模具钢有碳素工具钢T1OA、合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si；高速工具钢W18Cr4V和W6mo 5 Cr 4v 2；轴承钢GCr15；弹簧钢60Si2Mn，渗碳钢20Cr，12CrNi3A；不锈钢3Crl3等。为适应生产需要，我国研制开发了一系列新型冷作模具钢。

　　1.高韧性耐磨钢
　　Cr12系列冷作模具钢需要应用技术广泛，具有一个良好的淬透性和耐磨性，但共晶碳化物元素偏析现象严重，韧性差，淬火后变形行为异常大。为了弥补这种钢的性能缺陷，我国已研制出7Cr7Mo2V2Si（代码L D）、Cr8WmoV3Si（代码ER5）、9 Cr 6 w3 mo2 v2（编码通用）、Cr 8 mo2 ti、80Cr7Mo3W2V等高强度耐磨钢。与Cr12和Cr12MoV相比，这种钢的碳和铬含量相对较低，提高了这些碳化物的不均匀性和韧性。适当增加钨、钼、钒等合金元素的含量，以提高二次硬化能力，提高耐磨性。因此，这种钢不仅具有良好的强度和韧性，而且具有优异的耐磨性和较好的综合性能，主要用于制造各种承受大应力、要求高强度、韧性和耐磨性的冷加工模具。
　　7Cr7Mo2V2Si，代号LD *，最初是为冷镦模具设计开发的。其含碳量低于g .史蒂文推荐的‘平衡碳’法则，使钢具有高硬度和良好的韧性；添加铬、钼、钒有利于二次硬化，使钢具有更高的硬度、强度和良好的耐磨性；加入一定量的硅强化基体可以提高回火稳定性。LD钢常用的热处理技术工艺是1100 ~ 1150淬火，530 ~ 570回火，回火后硬度为HRC 57 ~ 63。1100钢淬火后的组织为细小的针状马氏体、残余奥氏体、残余碳化物，晶粒尺寸为10.5级。1100淬火和570回火后的显微结构组织为回火过程中马氏体以及残余部分碳化物。LD钢已广泛用于制造各种承受较大冲击和弯曲应力并要求耐磨性的冷加工模具，如冷锻、冷冲压、冷压和冷弯。Cr8MoWV3Si，代号ER5，强度和韧性高，耐磨性突出。在钢化过程中产生的特殊硬质合金是 ER5 比 Crl2 系列钢具有更高强度、韧性和耐磨性的重要原因。ER5钢适用于制造精密冷冲压、重型冷冲压和其他要求高耐磨性的冷加工模具。
　　9cr 6 w3mo 2 v2 2，代号GM，也是以企业提高以及耐磨性研究为主设计要目的而开发的高耐磨冷加工模具钢。根据碳化物形成元素如铬、钨、钼、钒等的合理比例。根据“平衡碳”定律，该钢具有优异的二次硬化能力和耐磨性，同时保持高强度和韧性以及良好的冷热加工性。适用于冲压、冷挤压、冷锻、冷剪切、高强度螺栓辊等精密耐磨冷作模具的制造。

　　2.高速钢基体钢
　　高速钢基体钢的基本成分相当于正常淬火的高速工具钢。还允许企业保留钢中约5％的过剩碳化物，并适当进行增加或减少对于某些文化元素的含量。这种钢有效地解决了高速钢碳化物分布不均匀和韧性差的问题。钢的抗弯强度、韧性、塑性和抗疲劳性高于高速钢，但耐磨性低于高速钢。用于生产制造技术要求进行高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲和冷镦模具。高速钢基体钢具有良好的红色硬度，因此也用于制造热加工模具。我国开发的高速钢基体钢有65cr 4 w3mo 2 nb（简称65Nb）、60cr 4 mo 3 N2 wv（CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVA1 （O12A1）、65W8Cr4VTi （LMI）、65cr 5 mo 3 w2 Siti（LMZ）等。
65Cr4W3Mo2VNb钢的基体成分与淬火W6Mo5Cr4V2钢相似，但碳含量高于普通基体钢，增加了碳化物含量，提高了耐磨性。添加0.2~0.35％ Nb，提高钢的强韧性，改善生产工艺性。65Nb用于制造承受重载荷的冷加工模具，如冷挤压、厚板冷冲压和冷镦，也可用于温挤压模具。
　　3.低合金冷作模具钢
　　我国企业开发的低合金冷作模具钢有7CrSiMnMoV（代号CH）、6CrMnNiMoVSi（代号GD）、6crmnimovski（代号ds）、CrNiWMoV等。这些钢淬透性好，淬火处理温度低，热处理进行变形小，价格低，强韧性结合好，适用于中国制造技术复杂系统精度的模具。7CrSiMnMoV，代码CH，可从820到1000淬火获得HRC60以上的硬度。它是一种空气淬火微变形钢，可通过火焰加热和空气冷却进行淬火。该钢的耐磨性比Cr12MoV差，但比9mn2v和T10A好。抗弯强度、抗压强度和冲击韧性均优于 cr12mov 和9mn2v。热处理后的变形量与普通钢如Cr12MoV、cr2mn2siwmov和Cr4W2MoV相当。CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可用于替代T10A、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12MoV等高强韧性冷加工模具，如中薄钢板(2 ~ 5 mm厚)的冲孔、切边、落料模具等。因为钢可以通过火焰加热和空气冷却来淬火，所以它也用于制造一些需要表面火焰淬火的汽车模具。与CH钢相比，代号为GD的6CrMnNiMoVSi的镍含量增加了约0.85％，进一步强化和增韧了基体。该钢淬火温度范围宽，淬透性好。也可采用火焰加热、空气冷却等方式淬火，具有良好的强度和韧性。用于制造易坍塌、断裂的冷冲压模具时，模具寿命更长。
　　4.无磁性高强度模具钢
　　电子行业的一些磁性元件需要用非磁性模具生产。7Mnl5Cr2A13V2WMo钢的磁导率可以很低，强度和耐磨性也不错，但很难切削。国内开发18Mn12Crl8NiN（代码A18）、8Mnl5Cr18（代码WCG）、50Mnl8Cr4WN（50Mn）等非磁性模具钢。其中，50Mn磁导率低（ ＜1.1h/m），强度高，加工性能好，1020 ~ 1070（水冷）固溶处理后硬度一般约为HRC30。经590和10时效处理后，硬度提高到HRC35左右。