随着环境和能源问题以及安全担忧的日益突出，高强度钢零件的使用越来越多。 高强度钢板在冷加工时变形抗力高，要求压力高，同时还要承受一定的冲击载荷。 ，这对冷作模具的强度、耐磨性、韧性等性能要求较高。

1500MPa超高强度零件的切边冲孔对于各国来说都是一个难题，而且切边冲孔的效率还有很大的提升空间。 日本和瑞典的高速粉末钢SKH-9和ASP60虽然适用于高难度的修整加工，但其耐磨性​​和韧性有待提高，且高速粉末钢的高价格限制了其在修整和冲压工具中的使用。 使用。

目前，各国主要采用以下两种方法来提高模具钢的性能：①优化模具钢的成分，开发新的钢种； ②改进模具钢的生产工艺和过程控制技术。

现以5种常用冷作模具钢（Caldie、Cr12MoV、ASP60、DC53、LD）为研究对象。 通过分析它们的成分、性能和结构，综合比较强度、韧性、耐磨性和价格等因素，选择最合适的切边冲孔模具材料，为研究高性价比的切边冲孔模具钢材提供指导。边缘。

1 试验材料与方法

测试采用的硬度测量为HB-3000和69-1布洛维硬度计，分别按照标准《GB/T231金属布氏硬度试验方法》和《GB/T230金属洛氏硬度试验方法》进行测试。 将退火后的样品装片、研磨、抛光后，用新配制的4%硝酸酒精溶液进行蚀刻，使用Nikon MA100倒置光学显微镜（OM）观察样品中间位置的结构形貌和图像采集。例子。 。

回火状态冲击试样尺寸：10mm×10mm×55mm，无缺口，按《GB/T229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行测试。 冲击试验机为JB-50B冲击试验机（冲击能量为500J），试验温度为室温。

磨损测试使用销盘式摩擦磨损测试仪。 试验在常温、无润滑条件下进行。 样品尺寸为φ20mm×3mm的圆盘。 工作时，测试仪利用电机在承重磨球的作用下带动旋转的扁平样品运行。 磨球为碳化硅钢球，直径为φ5mm。 60N载荷下无润滑磨损时间为1h，转速为477r/min。 磨损后，使用白光干涉仪观察磨损形貌并计算磨损体积。

2 成分分析

采用PMI-MASTER直读光谱仪测定了5种钢的化学成分，如表1所示。

3 冶金质量分析

对5种材料进行了对比分析，主要包括退火硬度和金相、化学成分、非金属夹杂物等级和共晶碳化物等级。 5种钢的退火硬度值如表2所示。根据优质锻造工作模具钢联盟技术标准（LB-C3-2016），Caldie、Cr12MoV和DC53满足要求，而ASP60和LD的退火硬度较高。 。 冷作模具钢一般在退火状态下进行机械加工。 退火状态硬度低，有利于成形加工。

根据《GB/T14979-94共晶碳化物不均匀性评定方法》，将评级图与第四评级表（适用于热轧、锻造和冷拉合金工具钢）进行比较。 通过与标准等级表的比较，5种钢的共晶碳化物不均匀度如表3所示。

根据《GB/T10561-2005/ISO4967：1998钢中非金属夹杂物含量测定标准分级图显微检验方法》，将退火金相照片与标准图进行对比，对各类夹杂物分别进行评级。 ，并与优质锻造模具钢联盟技术标准（LB-C3-2016）进行比较，评级结果见表4。

4 性能分析

冷作模具钢在工作过程中承受巨大的压应力、弯曲力、冲击力和摩擦力，因此主要失效模式为开裂、崩刃和磨损。 模具零件在运行过程中受到持续、高强度的冲击，且由于形状复杂，应力集中容易引起开裂，因此需要具有较高的强度和韧性。 模具零件的形状和加工工艺复杂，成本高。 运转时摩擦力和摩擦面积较大，造成磨损较大。 因此，模具修复困难，要求较高的耐磨性。

01 韧性

对5种钢的回火硬度和冲击韧性进行了检测和比较分析。 回火硬度和冲击功值见表5。

图4 五种钢材的硬度和冲击功

从表5和图4可以看出，Caldie、Cr12MoV、ASP60和DC53的硬度较高，但Cr12MoV、ASP60、DC53和LD的冲击功较低。 Caldie具有高冲击能，同时保持高硬度。 因此，Caldie具有最佳的强度和韧性，能够更好地满足修边和冲孔的工作要求。

02 耐磨性

冷作模具钢在工作时承受较大的应力和摩擦，要求在摩擦下保持尺寸精度。 因此，必须具有较高的耐磨性，以增加模具的使用寿命。 模具钢在工作过程中的磨损较为复杂。 材料的硬度越高，其抵抗接触变形的能力越强，材料的耐磨性也越好。 但硬度并不是唯一的影响因素，因此摩擦磨损性能测试是必要的。

(一)卡尔迪

(b)Cr12MoV

(c)ASP60

(d)DC53

(e)LD

图5 磨损形貌

采用销盘式摩擦磨损试验机测试Caldie、Cr12MoV、ASP60、DC53、LD的耐磨性。 磨损形貌如图5所示。通过白光干涉仪测量和计算，Caldie、Cr12MoV、ASP60、DC53和LD的磨损体积分别为0.2427、0.2454、0.1378、0.2577、0.2334mm3。 由于采用粉末冶金工艺，ASP60具有优异的耐磨性，与其他四种钢的耐磨性相当。

通过对五种常用冷作模具钢（Caldie、Cr12MoV、ASP60、DC53、LD）的成分、性能和组织对比分析，得出以下结论：①通过冶金质量对比分析，Caldie的纯净度最好。 冶金质量最好； ② ASP60耐磨性最好，其他四种耐磨性相当； ③综合考虑性能和性价比，Caldie是一种适用于修边、冲孔所需模具刃口的合适且高性价比的模具钢材料。