模具鋼材料的性能解讀

　　一.模具鋼的分類及發展

模具用鋼主要分三大類，冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼。

目前我國常用的冷作模具鋼仍多是碳素工具鋼(T7A、T8A、T10A、T12A)、低合金工具鋼CrWMn、高碳高鉻鋼Cr12、Cr12MoV、高速鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等傳統的典型鋼種，不過也引進。研製了多種新的鋼種以適應不斷提高的要求。

熱作模具鋼主要用於製造高温狀態下進行壓力加工的模具，如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓模具等。隨鍛壓機械能力的加大、加工件形狀的複雜化，尤其是被加工材料加工難度的增大，如加工鈦合金、高合金鋼、不鏽鋼和耐熱鋼，模具趨向大型化、高性能。對熱作模具用鋼性能的要求也越來越高，傳統的熱作模具鋼5CrNiMo和5CrMnMo鋼由於熱強性、熱穩定性較低、易龜裂和塌陷，使用壽命短。3Cr2W8V鋼由於鎢含量高、耐熱振性較差、易熱疲勞，導致龜裂等缺陷。近年來，一些具有較高的`熱強性、高的熱疲勞性和良好的韌性的新型熱作模具鋼相繼問世。

　　二. 衝裁模

衝裁模具，是在冷衝壓加工中，將金屬或非金屬加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備。是沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、衝孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。

當被衝裁加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多采用低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火後其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數很大的壓牀上工作時，由於它的耐衝擊性好反而成為優點。對於固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還可以採用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。對於凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。

所以在製造衝裁模具的材料應有一定的選擇，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。

1.碳素工具鋼：在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。

2.低合金工具鋼：低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用於製造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、6CrNiSiMnMoV等。

3. 高碳高鉻工具鋼：常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次於高速鋼。但碳化物偏析嚴重，必須進行反覆鐓拔(軸向鐓、徑向拔)改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。

4. 高碳中鉻工具鋼：用於模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分佈均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩定性。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。

5. 高速鋼：高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2以及為提高韌性開發的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V。高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分佈 。

6. 基體鋼：在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優於高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb、7Cr7Mo2V2Si、5Cr4Mo3SiMnVAL等。