传统模具钢材
长期以来,国内板料冲裁模具所用的钢材主要有T10A、Crwmn、9MN2V、CR12、CR12MOV等。
T10A为碳素工具钢,有一定的强度和韧性,但不甚耐磨,淬火时易变形、开裂,淬透性差,只适宜做形状简单、尺寸较小、工件数量较少的冲孔、切槽模具。
T10A碳素工具钢的热处理工艺为:760~810℃水或油淬,160~180℃回火,硬度59~62HRC
CMO、9MN2V均为高碳低合金钢,淬火容易,淬透性比碳钢好,变形容易控制,但耐磨性和韧性仍较低,可用于中等批量、工件形状复杂的冲压模具。Crwmn钢的热处理工艺为:淬火温度820~840℃,油冷,回火温度200℃,硬度60~62HRC,9MN2V钢的热处理工艺为:淬火温度780~820℃,油冷,回火温度150~200℃,空冷,硬度60~62HRC。注意在200~300℃回火温度范围内有回火脆性和明显的体积膨胀,应尽量避免。
CR12、CR12MOV为高碳高钨钢,耐磨性高,淬火变形小,淬硬性好,可用于大批量生产模具,如硅钢片冲孔模等,但该类钢存在碳化物不均匀性,切削时易产生碳化物偏析,易崩边或断裂。其中CR12含碳量比CR12MOV高,碳化物分布更不均匀,脆性较大。
CR12钢热处理工艺的选择取决于模具的使用要求,当模具要求变形较小,且要求有一定的韧性时,可采用低温淬火回火(R12淬火950~980℃,回火150~200℃);CR12MOV淬火1020~1050℃,回火180~200℃,为提高模具的使用温度,提高其淬透性和红硬性,可采用高温淬火回火(CR12淬火1000~1100℃,回火480~500℃);CR12MOV淬火1110~1140℃,回火500~520℃。应避免高铬钢在275~375℃的回火脆性。
当工件批量特别大时,可以考虑采用硬度和耐磨性都比各种模具钢高的硬质合金或钢结硬质合金。用作模具材料的硬质合金是钨和钴,随着钴含量的增加,韧性和弯曲强度增加,硬度降低。低:冲击模具可选用钴含量较低的YG10X,中型或大型冲击模具可选用钴含量较高的VG15或VG20。硬质合金的缺点是韧性差,加工困难。作为模具的工作部分,可以设计成镶块结构。钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间。它可以加工和热处理,可用于制造复杂的长寿命模具。用作中切削模具的钢结硬质合金有Dt、GT35、TLMW50、GW50等。
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