冲压模具材料应用指南:钢材选择、性能对比与行业趋势分析

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冲压模具材料的应用情况

冲压模具的制造材料存有钢材,硬质合金,钢结硬质合金,锌基合金,低熔点合金,铝青铜,高分子材料等。当下,冲压模具制造材料大多以钢材为主要部分,常用的模具工作部件有这些材料种类: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,基体钢以及硬质合金,钢结硬质合金等。

⒈碳素工具钢

比较常用的碳素工具钢并非T8A、T10A等在模具中应用较多的碳素工具钢,T8A、T10A等在模具中应用较多的碳素工具钢,其优点是加工性能好且价格便宜,但其淬透性差且红硬性差,热处理变形大,承载能力较低,而通常比较常用的碳素工具钢是日本大同的YK30 。

⒉低合金工具钢

在碳素工具钢基础上,加入适量合金元素,从而形成了低合金工具钢。和碳素工具钢比起来,它减少了淬火变形以及开裂倾向,其钢的淬透性也得以提高,并且耐磨性也比较好。制造模具所使用的低合金钢,有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)、日本大同GOA、GO4、GO5、瑞典一胜百ASSAB DF-2、DF-3、德国葛利兹1.2510、日本日立SGT、ACD37等。

⒊高碳高铬工具钢

常用于工具制造的高碳含铬工具钢,有Cr12,还有Cr12MoV、Cr12Mo1V1(其代号为D2),日本大同公司生产的DC11,瑞典一胜百公司制造的XW - 5、XW - 42,德国葛利兹厂出品的1.2379,日本日立的SLD等,这些钢材具备较好的淬透性能、淬硬性能以及耐磨性能,经过热处理之后变形程度非常小,属于高耐磨且微变形的模具钢,其承载能力仅仅次于高速钢。然而,这些钢材存在碳化物偏析极为严重的状况,一定要经过反复进行镦拔操作(也就是轴向镦、径向拔)来实施改锻,以此降低碳化物的不均匀程度,进而提高使用性能。

⒋高碳中铬工具钢

被用于模具的高碳中铬工具钢包含Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV、瑞典一胜百XW - 10等,其含铬量相对较低,共晶碳化物数量较少,碳化物分布呈现均匀状态,进行热处理时变形程度小,具备良好的淬透性以及尺寸稳定性。相较于碳化物偏析相对更为严重的高碳高铬钢,其性能存在一定程度的改善。

⒌高速钢

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高速钢具备模具钢范围里最高的硬度,以及最高的耐磨性,还有最高的抗压强度,其承载能力特别高。模具里经常会用到的包括W18Cr4V,也就是所谓的代号8-4-1,还有含钨量比较少的W6Mo5 Cr4V2,它的代号是6-5-4-2,美国牌号是M2,日本不二越的型号为SKH9,日本日立的型号是YXM1,另外还有为提升韧性而开发出来的降碳降钒高速钢6W6Mo5 Cr4V,它的代号是6W6,也被称作低碳M2。高速钢同样需要进行改锻操作,以此改善其碳化物的分布情况。

⒍基体钢

在高速钢基本成分基础之上,添加少量的其他别类元素然后适当增减含碳量,以求改善钢的性能。如此这般的钢种统统被称作基体钢。它们不仅仅具备高速钢的特性,拥有一定程度的耐磨性以及硬度,并且其抗疲劳强度以及韧性均要比高速钢更为出色明显优越优秀胜出脱颖而出较其有逾之优,属于高强韧性冷作模具钢,然而材料成本却比高速钢更低。模具时常使用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)呀、7Cr7Mo2V2Si(代号LD)呀、5Cr4Mo3SiMnVAL(代号012AL)等等之类的。

⒎硬质合金和钢结硬质合金

硬度以及耐磨性高于其他任何类型的模具钢,可称作硬质合金,然而其抗弯强度还有韧性较差。如果将用作模具的硬质合金当作钨钴类对待,那么对于冲击性小且耐磨性要求高的模具而言,能够选用含钴量较低的硬质合金。对于冲击性大的模具来说,能选用含钴量较高的硬质合金。

钢结硬质合金,是用铁粉加入少量合金元素粉末,像铬、钼、钨、钒此类做粘合剂,以碳化钛或者碳化钨作为硬质相,通过粉末冶金方法烧结而成的。钢结硬质合金的基体是钢,它克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点,能够进行切削、焊接、锻造以及热处理。钢结硬质合金富含大量的碳化物,尽管其硬度和耐磨性比硬质合金低,不过依旧高于其他钢种,经过淬火、回火后硬度能够达到68 - 73HRC。

⒏新材料

冲压模具所使用的材料归属于冷作模具钢,它是那种应用量很大、使用面极为广泛、种类最为繁多的模具钢。其主要性能方面的要求是强度、韧性以及耐磨性。当下冷作模具钢的发展趋向是在高合金钢D2(等同于我国的Cr12MoV)的性能基础上,划分成两大分支:其中一种是降低含碳量以及合金元素量,提升钢中碳化物分布的均匀程度,显著突出提高模具的韧性 。像美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si 、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2SiV),包括DEX20、DEX40、DRM1、DRM2、DRM3 ,还有瑞典一胜百VIKING、635、V4、V10、ASP23、ASP30、ASP60等 。另外有那么一种 ,它是以把耐磨性予以提高作为主要目的 ,为了去适应高速、自动化、大批量生产从而被研发出来的粉末高速钢 。比如德国的320CrVMo13等 。