努力是成功的基礎(chǔ)，信息是成功的助力，分享技術(shù)干貨，交流技術(shù)難題;傳播有態(tài)度的新聞，有能量的信息。讓更多人了解汽車行業(yè)的細節(jié)!沖壓模具材料的選用原則

　　在沖壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質(zhì)合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。

　　制造模具的材料，要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當(dāng)?shù)捻g性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時不易開裂等性能。

　　我們先來了解一下沖壓模具材料的種類

　　制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料很大部分以鋼材為主，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(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。

　　具種類

　　工作條件

　　對模具材料的性能要求

　　常用材料

　　冷沖模

　　沖裁模

　　主要用于各種板料的沖切成型，其刃口在工作過程中受到強烈的磨擦和沖擊。

　　具有較高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。

　　Cr12mov、Cr12、SKD11、T10A、W18Cr4V、6-5-4-2

　　擠壓模

　　主要用于變形成型，工作時沖頭承受巨大的壓力，凹模則承受巨大的張力;由于金屬在型腔中劇烈流動，使沖頭和凹模工作面受到強烈地摩擦，并使模具表面溫度上升200——300℃。

　　具有較高的變形抗力、耐磨性及斷裂抗力，此外還應(yīng)具有高的回火穩(wěn)定性。

　　H13、3Cr2W8V、40Cr、38CrMoAl、5CrNiMo

　　拉伸模

　　主要用于具有一定塑性板料的拉深成型，工作應(yīng)力不大，但凹模入口處承受強烈摩擦。

　　具有高的硬度及耐磨性，工作表面粗糙度較低

　　Cr12MoV、Cr12、D2、6-5-4-2、PeCu

　　彎曲模

　　主要用于具有一定塑性金屬材料的彎曲成型，作用于模具的負荷不很大，但有一定摩擦。

　　具有高的耐磨性和斷裂能力。

　　Cr12MoV、D2、T10A、S45C

　　a.碳素工具鋼

　　在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)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。

　　b.低合金工具鋼

　　低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)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。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。

　　c. 高碳高鉻工具鋼

　　常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代號D2)，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，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進行反復(fù)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。

　　d. 高碳中鉻工具鋼

　　用于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，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。

　　e. 高速鋼

　　高速鋼具有模具鋼中很高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V(代號8-4-1)和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2(代號6-5-4-2，美國牌號為M2)以及為提高韌性開發(fā)的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V(代號6W6或稱低碳M2)。高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分布 。

　　f. 基體鋼

　　在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)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(yōu)于高速鋼，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(代號65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代號LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代號012AL)等。

　　g. 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

　　硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質(zhì)合金。對沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質(zhì)合金。

　　鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末(如鉻、 鉬 、鎢、釩等)做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相 ，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達 68 ~ 73HRC。

　　h.新材料

　　沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應(yīng)用量大、使用面廣、種類很多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2(相當(dāng)于我國Cr12MoV)性能基礎(chǔ)上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應(yīng)高速、自動化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，等。

　　合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關(guān)鍵。對用途不同的模具，應(yīng)根據(jù)其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)率等因素綜合考慮，并對上述要求的各項性能有所側(cè)重，然后作出對鋼種及熱處理工藝的相應(yīng)選擇。

　　1. 生產(chǎn)批量

　　當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量很大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應(yīng)選取質(zhì)量高、耐磨性好的模具鋼。對于模具的其它工藝結(jié)構(gòu)部分和輔助結(jié)構(gòu)部分的零件材料，也要相應(yīng)地提高。在批量不大時，應(yīng)適當(dāng)放寬對材料性能的要求，以降低成本。

　　2. 被沖壓材料的，性能、模具零件的使用條件

　　當(dāng)被沖壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應(yīng)選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不銹鋼時，可采用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導(dǎo)柱導(dǎo)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，淬火后其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數(shù)很大的壓床上工作時，由于它的耐沖擊性好反而成為優(yōu)點。對于固定板、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，還可以采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。對于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應(yīng)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(yīng)具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。

　　3. 材料性能

　　應(yīng)考慮材料的冷熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件。

　　4. 降低生產(chǎn)成本

　　注意采用微變形模具鋼，以減少機加工費用。

　　5. 開發(fā)專用模具鋼

　　對特殊要求的模具，應(yīng)開發(fā)應(yīng)用具有專門性能的模具鋼。

　　6. 考慮我國模具的生產(chǎn)和使用情況

　　選擇模具材料要根據(jù)模具零件的使用條件來決定，做到在滿足主要條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。

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