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冷冲压模具和塑料模具的各种钢材的特性和用途

高级模具钢出厂状态、相关参数和注意事项
冷冲压模具和塑料模具的各种钢材的特性和用途介绍:
 
1. 低合金冷作模具钢 
 
低合金冷作模具钢主要特点是工艺性好,淬火温度低,热处理变形小,强韧性好,并具有适当的耐磨性。GD(6CrMnNiMoVSi)钢是一种低合金工具钢,也是典型的高强高韧性冷作模具钢,用于制作易崩刃、断裂的冷冲模具,有较高的使用寿命。其化学成分如下。 
 
几种新型冷作模具钢的成分(W%)描述
 
钢号 C Cr Ni Si Mn Mo V W Nb
 
GD钢 0.64-0.74 1.0-1.3 0.7-1.0 0.5-0.9 0.7-1.0 0.3-0.6 0.12    
 
65Nb 0.6-0.7 3.8-4.4   0.35 0.40 2.0-2.5 0.8-1.1 2.5-3.0 0.2-0.3
 
CG-2 0.55-0.64 3.8-4.3 1.8-2.2 0.40 0.40 2.8-3.3 0.9-1.3 0.9-1.3  
 
LD钢 0.7-0.8 6.5-7.0   0.7-1.2 0.50 2.0-2.5 1.7-2.2    
 
GM 0.86-0.94 5.6-6.4       2.0-2.5 1.7-2.2 2.8-3.2  
 
GD钢是在CrWMn钢的基础上,适当地降低碳含量,以减少碳化物偏析,同时增加镍、哇、锰,以增加基体的强度和韧性,少量钳和钒可以细化晶粒,提高淬透性和耐磨性。并增加回火稳定性,铬的作用主要是提高淬透性。GD钢基体具有较多的板条状马氏体,碳化物较少,且细小而均匀,可以取代CrWMn钢和部分取代Cr12MoV钢制造冷作模具,模具使用过程中很少崩韧和断裂。力学性能如下。 
 
GD钢淬火温度与硬度的关系(HRC)
 
淬火温度/℃ 810 840 870 900 930 960 1000
 
空冷硬度 63 65.5 65.5 66 65.5 66 65
 
油冷硬度 65.5 66 66 66 66 66 65
 
200℃回火硬度 59 60 61 61 61 60.5 61
 
230℃回火硬度 59.5 60 60 60 60 60 60
 
200℃回火硬度 59.5 59.5 59 58.5 58 60 59
 
由于Si、Cr的共同作用,使其具有较高的回火稳定性,可满冷作模具的要求。 
 
几种冷作模具钢的力学性能对比
 
钢号 热处理工艺 抗弯强度/MPa 冲击韧性/J•mm-2 硬度/HRC
 
GD钢 900℃油淬200℃回火 4483 149.1 61
 
GD钢 930℃加热250℃等温55min+200℃回火2h 4650 171 59
 
CrWMn 840℃油淬200℃回火 3777 76.5 61
 
Cr12MoV 1020℃油淬200℃回火 2580 44.1 61
 
由此可知,GD钢的强韧性明显高于对比钢,GD钢采用等温淬火工艺,在马氏体基体上分布适量下贝氏体,具有明显的韧化效果,是进一步发挥材料潜能的有效途径。实际使用情况见表4。由此可以看出,采用GD钢制模具寿命明显高于CrWMn钢及Cr12MoV钢。 
 
几种冷作模具钢的寿命对比(万件)
 
模具类型 GD钢 CrWMn Cr12MoV
 
冲裁模 1.2   0.6
 
冲压模 6 3  
 
挤压模 0.8 0.001 0.001
 
凸模 75   11