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冷作模具鋼主要用于沖壓、下料、成型、彎曲、冷擠壓、冷拉、粉末冶金模具等，要求具有高硬度、高耐磨性和足夠的韌性。一般分為，通用型和特殊型兩大類。如美國通用型的冷作模具鋼通常包括01，A2，D2，D3這4個鋼種，各國通用型的冷作合金模具鋼鋼號對照，見表4。日本JIS標準中能用作冷作模具鋼的主要有SK系，包括SK系碳素工具鋼，合金工具鋼SKD系8個，SKHMO系高速鋼9個，共24個鋼號。我國GB/T1299-2000合金工具鋼標準中共納入11個鋼種，形成較完善的系列。 隨著加工技術(shù)、被加工材料及對模具需求的變化，原有的基本系列不能滿足需要，日本鋼廠以及歐洲主要的工模具鋼生產(chǎn)廠開發(fā)出特殊用途的冷作模具鋼，并逐漸形成了各自的冷作模具鋼系列，這些冷作模具鋼的開發(fā)，也是冷作模具鋼的發(fā)展方向。
1.低合金空淬冷作模具鋼 隨著熱處理技術(shù)的發(fā)展，特別是真空淬火技術(shù)在模具行業(yè)的廣泛應(yīng)用，為了減小淬火變形，國內(nèi)外開發(fā)了一些低合金空淬微變形鋼，該類鋼要求具有良好的淬透性，熱處理變形小，強韌性好，并且有一定的耐磨性能。而標準的高合金冷作模具鋼（如D2、A2）雖然淬透性好，但合金含量高，成本昂貴。因此，國內(nèi)外開發(fā)了一些低合金微變形鋼，該類鋼一般含有提高淬透性的合金元素Cr，Mn合金元素，合金元素的總含量一般<5%，適用于制造生產(chǎn)批量不大的精密復(fù)雜模具。具有代表性的鋼種美國的A6，日立金屬公司的ACD37，大同特殊鋼公司的G04，愛知制鋼公司的AKS3等。我國GD鋼，經(jīng)900℃淬火和200℃回火后，能保持一定量的殘余奧氏體，具有較好的強韌性和尺寸穩(wěn)定性，可用于制作易崩刃斷裂的冷沖模具，有較高的使用壽命。該類鋼的主要化學(xué)成分見表5。
2.火焰淬火模具鋼 為了縮短模具制造周期，簡化熱處理工藝，節(jié)約能源，降低模具的制造成本。日本發(fā)展了一些火焰淬火要：求的專用冷作模具鋼。比較典型的如愛知制鋼的SX105V（7CrSiMnMoV）、SX4（Cr8），日立金屬的HMD5，HMD1，大同特殊鋼公司的G05鋼等，我國研制開發(fā)了7Cr7SiMnMoV。這類鋼可以在模具加工完后，采用氧乙炔噴槍或其他加熱器，對模具的刃部或其它部分進行加熱后空冷淬火，一般淬火后可以直接使用。由于工藝簡單，在日本獲得廣泛使用。該類鋼代表性的鋼種是7CrSiMnMoV，具有良好的淬透性，在φ80mm的鋼材經(jīng)油淬火時距表面30mm處的硬度可達到60HRC，心部與表面硬度差值為3HRC，火焰淬火時，經(jīng)180~200℃預(yù)熱，用噴槍加熱至900-1000℃淬火，硬度可達到60HRC以上，可得到1.5mm以上的淬硬層。國內(nèi)外幾個主要的火焰淬火模具鋼的化學(xué)成分見表6。
3.高韌性、高耐磨性冷作模具鋼 為了提高冷作模具鋼的韌性并使鋼的耐磨性降低不是很多，國外一些模具鋼生產(chǎn)的主要企業(yè)，相繼開發(fā)了一系列的高韌性、高耐磨性兼?zhèn)涞睦渥髂＞咪摗＿@類鋼一般含碳量約為1％，含Cr8%，加入Mo、V、Si等合金元素，其碳化物細小、分布均勻、韌性遠高于Cr12類型鋼，而耐磨性則與之相近。它們的硬度、抗彎強度、疲勞強度和斷裂韌性高，抗回火穩(wěn)定性也高于Crl2型模具鋼，適合于高速沖床和多工位沖床。70年代，美國釩合金公司首先開發(fā)出VascoDie（8Cr8Mo2V2Si），該類鋼發(fā)展較快，美國CRUCIBLE公司開發(fā)的CRU-WEAR鋼、Timken的Lescowear，BOHLER的K340鋼、日本山陽特殊鋼的QCM8，大同特鋼的DC53、愛知制鋼公司的SX5（Cr8MoV），TCD等鋼。我國也研制開發(fā)了LD鋼、GM鋼，ER5鋼等。該類鋼代表性的鋼種是低V含量日本的DC53和高V含量的CRU-WEAR，DC53經(jīng)1020-1040℃淬火，空冷后硬度可達到62-63HRC，一般使用可在低溫回火（180~200℃）和高溫回火（500~550℃）使用，其韌性可比D2高1倍，疲勞性能比D2高20%;CRU-WEAR鍛軋后，退火經(jīng)850-870℃奧氏體化，小于30℃/小時冷卻到650℃出爐，硬度可達到225-255HB，可在1020~1120℃范圍選擇淬火溫度，硬度可達到63HRC，根據(jù)使用條件在480~570℃回火，具有明顯的二次硬化效應(yīng)，耐磨性、韌性優(yōu)于D2。國內(nèi)外一些高強高韌冷作模具鋼見表7。
4.基體鋼 高速鋼以其優(yōu)良的耐磨性和紅硬性，國外已經(jīng)廣泛地用于制造高性能、高壽命的冷作模具，如日本通用標準的高速鋼SKH51(W6Mo5Cr4V2）等。為了適應(yīng)模具的要求，往往通過降低淬火溫度、淬火硬度或降低高速鋼中的含碳量，以提高其韌性。 基體鋼是從高速鋼發(fā)展而來的，其化學(xué)成分相當于高速鋼淬火后的基體成分。所以淬火后的殘余碳化物數(shù)量少，分布均勻，使鋼的韌性較高速鋼有很大的改善。美國和日本在70年代初研究過牌號為VascoMA，VascoMatrix1和MOD2的基體鋼。最近研制，開發(fā)了DRM1、DRM2，DRM3等。一般用于要求韌性較高而抗回火穩(wěn)定性較好的冷作模具。我國也研制一些基體鋼，如65Nb(65Cr4W3Mo2VNb）、65W8Cr4VTi、65Cr5Mo3W2VSiTi等鋼。該類鋼具有良好的強韌性，廣泛制作冷擠壓、厚板冷沖、滾絲輪、壓印模、冷鐓模等，和可用做溫擠壓模具。表8為一些基體鋼的化學(xué)成分。
5.粉末冶金模具鋼 常規(guī)工藝生產(chǎn)的萊氏體型高合金冷作模具鋼，特別是大截面材，共晶碳化物粗大，分布不均勻，嚴重地降低了鋼的韌性、磨削性和等向性。 近些年來，國外工模具鋼生產(chǎn)的主要特鋼企業(yè)都集中力量開發(fā)了一系列的粉末冶金高速鋼和高合金模具鋼，使該類鋼得到迅速發(fā)展。粉末冶金生產(chǎn)工模具鋼已經(jīng)成為國外的重點發(fā)展方向，美國CRUCIBLE廠已具備年產(chǎn)12000噸的生產(chǎn)能力，奧地利BOHLER廠僅2002年生產(chǎn)粉末工具鋼（主要是高速鋼和冷作模具鋼）1800噸。采用粉末冶金工藝由于霧化鋼粉冷速快，形成的碳化物細小均勻，顯著地提高了模具材料的韌性、可磨削性和等向性。由于這種特殊的工藝生產(chǎn)，碳化物的細小均勻，可加工性和磨削性能的改善，可使鋼中添加更高的碳含量和釩含量，從而發(fā)展了一系列的新鋼種。如日本大同的DEX系列(DEX40，DEX60，DEX80等），日立金屬的HAP系列，不二越的FAX系列，UDDEHOLM的VANADIS系列，法國Erasteel的ASP系列，美國CRUCIBLE公司的粉末冶金工模具鋼發(fā)展較快，形成CPMlV，CPM3V，CPMlOV，CPM15V等一系列的粉末冶金鋼，其耐磨性和韌性比普通工藝制造的工模具鋼有明顯提高，如表9。國內(nèi)在80年代曾開展粉末冶金高速鋼的研究工作，但未產(chǎn)業(yè)化。近些年來，也研究甚少。
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