国内模具新钢种的开发概况

2002-09-19 00:42:00 来源:模具网   
核心摘要:随着少无切削和精密成形技术在我国的快速发展,对模具材料的性能要求越来越高,一些五十年代以来长期沿用的老钢种已不能完全满足要求。为此,国内一些大学、研究所、钢厂和模具使用单位相继开发了许多具有优良性能的模具钢,使国内模具的使用寿命得到了很大提高,并使我
 随着少无切削和精密成形技术在我国的快速发展,对模具材料的性能要求越来越高,一些五十年代以来长期沿用的老钢种已不能完全满足要求。为此,国内一些大学、研究所、钢厂和模具使用单位相继开发了许多具有优良性能的模具钢,使国内模具的使用寿命得到了很大提高,并使我国模具钢的钢种系列逐渐得到了补充和完善。 
     1. 冷作模具钢的开发情况 
    对冷作模具材料的主要性能要求是:良好的耐磨性,足够的强度和韧性,高的疲劳寿命,良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。九十年代以前,国内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、W6Mo5Cr4V2;轴承钢GCr15;弹簧钢60Si2Mn,渗碳钢20Cr、12CrNi3A;不锈钢3Crl3等。其中用量最大的是 C r12、Cr12MoV、T10A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和 W18Cr4V。为满足生产要求,国内先后研究开发了一系列新型冷作模具钢。 
     1.1高强韧耐磨钢 
    Cr12系列冷作模具钢是较广泛采用的钢种系列,具有良好的淬透性和耐磨性,但共晶碳化物偏析较严重,韧性较差,淬火后异常变形较大。为弥补此类钢的性能缺陷,国内先后开发了一些高强韧耐磨钢,如7 Cr7Mo2V2Si(代号 L D)、Cr8WmoV3Si(代号 ER5)、9 Cr6W3Mo2V2 (代号 GM)、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等。与 Cr12、Cr12MoV相比,此类钢的碳和铬的含量较低,改善了碳化物不均性,提高了韧性;适当增加了 W、Mo、V等合金元素的含量,从而增强了二次硬化能力,提高了耐磨性。所以,此类钢在具有良好的强韧性的同时,还有优良的耐磨性和较好的综合性能,主要用于制造承受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。 
    7Cr7Mo2V2Si,代号LD,最初是针对冷镦模具而研制的。其碳含量低于 G.Steven推荐的"平衡碳"规律,使钢在具有高硬度的同时,又具有较好的韧性;加入Cr、Mo、V元素,有利于二次硬化,保证钢具有较高的硬度、强度和良好的耐磨性;加入一定量的 Si,以强化基体,提高回火稳定性。LD钢常用的热处理工艺是1100~1150℃ 淬火,530~570℃ 回火,回火后硬度 HRC57~63。1100℃淬火后的组织为细针马氏体十残留奥氏体十剩余碳化物,晶粒度10.5级。 l100℃ 淬火、570℃回火后的组织为回火马氏体十残余碳化物。 LD钢已被广泛应用于制造冷锻、冷冲、冷压、冷弯等承受冲击、弯曲应力较大,又要求耐磨损的各类冷作模具。 
    Cr8MoWV3Si,代号 ER5,在具有较高强韧性的同时,又具有突出好的耐磨性。该钢在回火过程中弥散析出的特殊碳化物,是 ER5比 Crl2系钢具有更高强韧性和耐磨性的重要原因。ER5钢适用于制造承受冲击力较大,冲击速度较高的精密冷冲,重载冷冲以及要求高耐磨的其他冷作模具。 
    9Cr6W3Mo2V2,代号GM,也是以提高耐磨性为主要目的而研制的高耐磨冷作模具钢。该钢通过 Cr、 W、Mo、V等碳化物形成元素的合理配比,并根据"平衡碳"规律配碳,使钢具有最佳的二次硬化能力及抗磨损能力,同时又保持了较高的强韧性和良好的冷热加工性能,适用于制造冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精密、高耐磨冷作模具。 
     1.2高速钢基体钢 
     高速钢基体钢具有相当于正常淬火高速工具钢的基本成份.并允许钢中保留5%左右的过剩碳化物,另外再适当增加或减少某些元素的含量。此类钢有效地解决了高速钢碳化物不均匀分布和韧性较差的问题,钢的抗弯强度、韧性、塑性和疲劳抗力高于高速钢,但耐磨性低于高速钢,用于制造要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。由于高速钢基体钢的红硬性好,所以也用于制造热作模具。国内研制的高速钢基体钢有:65Cr4W3Mo2VNb(简称65Nb)、60Cr4Mo3Ni2WV(代号CG-2)、5Cr4Mo3SiMnVA1(代号O12A1)、65W8Cr4VTi(代号LMI)、65Cr5Mo3W2VSiTi(代号LMZ)等。 
     65Cr4W3Mo2VNb,其基体成份相当于淬火后的W6Mo5Cr4V2钢,但碳含量较一般基体钢高,以增加碳化物量和提高耐磨性。加入0.2~0.35% Nb,以提高钢的强韧性和改善工艺性。65Nb用于制造冷挤压、厚板冷冲、冷镦等承受较大载荷的冷作模具,也可用于温热挤压模具。 
     1.3低合金冷作模具钢 
     国内开发的低合金冷作模具钢中,有7CrSiMnMoV(代号CH)、
    6CrMnNiMoVSi(代号GD)、 6CrMnNiMoVWSi(DS)、CrNiWMoV等。这些钢的淬透性好,淬火温度较低,热处理变形小,价格低,具有较好的
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