模具钢材性能解读

1、模具钢的分类及发展

模具钢主要分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。

目前，我国常用的冷作模具钢仍多为碳素工具钢（T7A、T8A、T10A、T12A）、低合金工具钢CrWMn、高碳高铬钢Cr12、Cr12MoV，高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等传统的典型钢种，同时也陆续开发了多种新型钢种，以满足不断提高的要求。

热作模具钢主要用于制造高温条件下进行压力加工的模具，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。随着锻压机械能力的提高，工件形状的复杂化，特别是加工材料加工难度的增加，如加工钛合金、高合金钢、不锈钢、耐热钢等，模具趋于大型化、高性能化，对热作模具钢的性能要求也越来越高。传统的热作模具钢5CrNiMo、5CrMnMo钢热强度、热稳定性低，易产生开裂、崩刃，使用寿命短。3Cr2W8V钢因含钨量高，存在开裂等缺陷，抗热震性差，易热疲劳。近年来，一些热强度高、热疲劳性好、韧性好的新型热作模具钢相继问世。

2.落料模

落料模是冷冲压中将金属或非金属加工成零件或半成品的专用工艺设备，是沿封闭或开放轮廓使材料分离的模具。如落料模、冲孔模、切断模、开槽模、修边模、切断模等。

当被冲压材料较硬或变形抗力较大时，模具的凸、凹模应采用耐磨性好、强度高的材料制作。导销、导套既要求耐磨，又要求韧性好，故常采用低碳钢表面渗碳淬火。再如，碳素工具钢的主要缺点是淬透性差，当模具零件截面尺寸较大时，淬火后中心硬度仍较低，但在行程数较大的压力机上工作时，由于其抗冲击性能好，就成为优点。对于固定板、卸料板，不但要有足够的强度，而且还要使其在工作过程中变形小。此外，还可采用冷处理、深冷处理、真空处理及表面强化等方法来提高模具零件的性能。 对于工作条件较差的凸、凹模冷挤压模具，应选用足够的硬度、强度、韧性、耐磨性等良好的综合力学性能的模具钢，还应具有一定的红硬性和热疲劳强度。

因此，在制造冲裁模的材料上应有一定的选择。模具工作零件常用的材料类型有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢、硬质合金、钢结硬质合金等。

1、碳素工具钢：T8A、T10A等碳素工具钢在模具中应用较多，其加工性能好，价格便宜，但淬透性和红硬性较差，热处理变形较大，承受负荷能力较低。

2、低合金工具钢：低合金工具钢是在碳素工具钢中加入适量合金元素制成的。与碳素工具钢相比，它减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性较好。用来制作模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、6CrNiSiMnMoV等。

3、高碳高铬工具钢：常用的高碳高铬工具钢有Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等，具有良好的淬硬性、淬硬性、耐磨性，热处理时变形很小，是高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，需经过反复镦粗拉拔（轴向镦粗、径向拉拔）和锻造，才能降低碳化物的不均匀性，提高性能。

4、高碳中铬工具钢：用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV​​、Cr5MoV等，它们的铬含量低，共晶碳化物少，碳化物分布均匀，热处理变形小，淬透性好，尺寸稳定性好，与碳化物偏析相对严重的高碳高铬钢相比，性能有所提高。

5、高速钢：高速钢是模具钢中硬度、耐磨性和抗压强度最高的钢种，承载能力强。模具常用的有钨含量较少的W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，以及为提高韧性而开发的降低碳、钒含量的高速钢6W6Mo5Cr4V。高速钢还需通过锻造来改善其碳化物分布。

6、基体钢：在高速钢基本成分上加入少量其它元素，并适当增加或减少碳含量，以改善钢的性能。此类钢统称为基体钢。它们不仅具有高速钢的特点，还具有一定的耐磨性和硬度，而且疲劳强度和韧性也比高速钢好，是一种高强韧冷作模具钢，但材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si、5Cr4Mo3SiMnVAL等。

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