高耐磨微變形冷作模具鋼

    低變形冷作模具鋼的性能雖然優(yōu)于碳素工具鋼，但其耐磨性、強(qiáng)韌性、變形要求等仍不能滿足形狀復(fù)雜的重載冷作模具的需要，為此，發(fā)展了高耐磨微變形冷作模具鋼。
    這類鋼在冷作模具中使用量{zd0}，典型的鋼種有crlZ、crlZMOv、C釁WZMOv、CrlZMolVI。
    1.CrlZ型鋼
    (l)主要性能特點(diǎn)CrlZ型鋼主要包括CrlZ、CrlZMoV和CrlZMolVI，屬于高碳高鉻萊氏體鋼。這類鋼經(jīng)熱處理后，組織中含有大量彌散分布的鉻的碳化物顆粒，使鋼具有很高的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力僅次于高速鋼。其淬透性也高，截面尺寸為300-400mm的模具在油中均可淬透。淬火變形小，通過(guò)調(diào)整淬火溫度，可達(dá)微變形程度。
    其中，CrlZ鋼的二。高達(dá)2.3%，因此，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大，制造的模具易產(chǎn)生崩刃和脆斷;CrlZMOV鋼的含碳量比CrlZ鋼少，并由于加人了MO、V，鋼中碳化物分布不均勻性明顯改善，韌性提高;CrlZMolvl是研制的新鋼種，由于MO、V含量增加，其組織進(jìn)一步細(xì)化，鋼的耐磨性、強(qiáng)韌性較CrlZMoV要高，但鍛造性能稍差，易鍛裂，退火軟化也比較困難。
    (2)熱加工工藝
    l)鍛造。CrlZ型鋼屬于萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大量的共晶碳化物，經(jīng)軋制后，在較大規(guī)格的鋼材中，仍殘留明顯的帶狀和網(wǎng)狀碳化物，尤其是CrlZ最為突出，對(duì)模具的淬火變形、開(kāi)裂、力學(xué)性能、使用壽命影響極大。表2一11是CrlZMoV鋼的碳化物級(jí)別與力學(xué)性能的關(guān)系。由表可見(jiàn)，鋼材規(guī)格愈大，碳化物不均勻性愈嚴(yán)重，其縱橫向的力學(xué)性能差愈大。所以必須對(duì)較大截面鋼坯進(jìn)行改鍛，以改善碳化物的不均勻性，使其熱加工流線分布合理。
    由于CrlZ型鋼屬于高碳高合金鋼，其導(dǎo)熱性差，塑性低，變形抗力大，鍛造溫度范圍窄，組織缺陷嚴(yán)重，所以，鍛造性能差。合理的鍛造工藝是:預(yù)熱溫度750一850℃，加熱溫度1050一noo℃，始鍛溫度l0(幻一1050℃，終鍛溫度850一劍洲)℃，鍛后緩冷。鍛造時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行鍛造工藝，堅(jiān)持多向、多次傲拔，才能保證擊碎碳化物。鍛后還應(yīng)注意及時(shí)退火。
    2)退火。CrlZ型鋼一般采用等溫退火工藝，·加熱溫度為850一870℃，保溫2一4h，等溫溫度為740一760℃，保溫4一6h。退火后的硬度為207一255 HBW。
    3)淬火與回火。CrlZ型鋼的組織和性能與淬火溫度有極大的關(guān)系。
    由圖可見(jiàn)，隨著淬火溫度升高，淬火硬度相應(yīng)增加。這是因?yàn)殡S著淬火溫度升高，合金碳化物溶人奧氏體的數(shù)量增加，使得奧氏體中固溶碳量和合金元素含量增加。淬火溫度升高到1050℃時(shí)，硬度達(dá)到{zd0}值。若再提高淬火溫度，由于奧氏體中合金元素繼續(xù)增多，使Ms下降，導(dǎo)致殘留奧氏體量大幅增加，硬度急劇下降。同時(shí)還因?yàn)閵W氏體晶粒變粗，使得抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度明顯降低。
    (3)應(yīng)用范圍crlZ型鋼是應(yīng)用最廣、數(shù)量{zd0}的冷作模具鋼。CrlZ型鋼由于脆性{zd0}、最易斷裂，只適用于制造沖擊負(fù)荷小、耐磨性要求高的沖切薄硬鋼板的沖裁模;而CdZMOV和CrlZMolVI鋼的脆斷傾向較小，綜合性能也優(yōu)于crlZ型鋼，所以廣泛用于制造大截面、形狀復(fù)雜的重載冷作模具，如切邊模、落料模、滾邊模、拉絲模等。CrlZMolvl鋼的模具壽命比CrlZMOV鋼的模具壽命更長(zhǎng)。有資料表明，CrlZMolVI鋼的沖裁模、滾絲模的壽命是CrlZMov鋼的5一6倍。
    2‘CI4WZMoV鋼
    (l)主要性能特點(diǎn)C釁WZ MOV鋼是針對(duì)crlZ型鋼的缺點(diǎn)而研制的新鋼種，Cr含量比CrlZ型鋼減少2/3，屬于高碳中鉻鋼。與CrlZ型鋼相比，Cr4WZMoV鋼碳化物顆粒細(xì)小，分布均勻，具有較高的淬透性和淬硬性，耐磨性相當(dāng)，淬火變形小，尺寸穩(wěn)定性好。
    (2)熱加工工藝
    l)鍛造。C講WZMoV鋼的鍛造溫度范圍較窄，在850一1050℃之間，但變形抗力比crlZ型鋼小，可按crlZ型鋼的方法鍛造，鍛后應(yīng)緩冷。
    2)退火。采用球化退火，加熱溫度為860℃或920℃，保溫3h，爐冷至760℃，等溫4一6h，球化效果較好，退火硬度小于24 1 HBW。
    3)淬火與回火。C釁WZMoV鋼淬火變形小，淬火質(zhì)量穩(wěn)定，淬火可采用空冷、油冷或分級(jí)淬火。回火溫度范圍寬，回火穩(wěn)定性較高，具有二次硬化能力。
    根據(jù)模具工作條件，淬火和回火工藝分別采用如下兩種。
    ①要求耐磨性和熱硬性高的模具，可采用ro20一1040℃淬火、520一540℃三次回火的工藝，熱處理硬度為58一62HRC。
    ②要求韌性好、變形小的模具，可采用960一980℃加熱，分級(jí)冷卻，270一290℃回火二次，回火硬度為60一62HRC。
    (3)應(yīng)用范圍C釁wZMov鋼主要用來(lái)替代CrlZ型鋼制造各種沖模、冷徽模、落料模、冷擠凹模及搓絲板，并能提高模具壽命。
    3.其他高耐磨微變形冷作模具鋼
    廣泛使用的高耐磨微變形冷作模具鋼還有Cr6Wv、C巧Molv等。
    Cr6WV鋼是中合金冷作模具鋼，主要性能特點(diǎn)是，淬透性良好，淬火變形小，具有較好的耐磨性和一定的韌性，碳化物比CrlZ型鋼分布均勻。主要用來(lái)制造要求高強(qiáng)度、較好耐磨性和能承受一定沖擊載荷的模具，如鉆套、冷沖模及沖頭、切邊模、壓印模，以及螺紋加工模具等。
    Cr5Molv屬于中合金空冷模具鋼，具有良好的空冷硬化性能，擬oomm以下工件可空氣淬硬，這對(duì)于要求淬火和回火之后必須保持形狀的復(fù)雜模具是極為有利的。這種鋼的變形大約只有錳系油淬工具鋼的1/4，耐磨性介于錳系油淬工具鋼和crlZ型鋼之間，但其韌性比其他兩種鋼都好。該鋼特別適于制造既要求具備高的耐磨性，又要求具有好的韌性的冷模
具零件，如下料模、成形模、沖頭、拉深模、滾絲模、剪刀片等。