2023.05.29

冷作模具钢设计（什么叫冷作模具钢）

本篇文章给大家谈谈冷作模具钢设计，以及什么叫冷作模具钢对应的知识点，希望对各位有所帮助。

冷作模具钢有什么性能要求？

冷作模具钢是指使金属在冷态下变形或成形所使用的模具钢。更常用的专用冷作模具钢是Crl2型钢，其含碳量为1.45%～2.30%，含铬量为11%～13%。

由于冷作模具多为常温下工作，材料的塑性变形抗力大，模具的工作应力大，工作条件苛刻，综合起来这类模具性能上一般要求高的硬度和耐磨性、足够的强度、适当的韧性。

因此，冷作模具钢通常在成分上以高碳为主，以满足高硬度和高耐磨性的需要。如果为了提高模具抗冲击能力，需增加韧性时，可选用中碳钢，这时可借用热作模具钢来代替。在冷作模具钢中加入合金元素时，主要是为了提高淬透性和耐磨性，对于耐磨性要求高的模具，多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金钢。

从钢材类别考虑，冷作模具钢多为过共析钢和莱氏体钢，一般属于工具钢范畴。

冷作模具钢性能要求：

1、冷作模具钢的使用性能

1)较高的耐磨性

冷作模具在工作时，表面与坯料之间产生许多次摩擦，模具在这种情况下必须仍能保持较低的表面粗糙度值和较高的尺寸精度，以防止早期失效。

由于模具材料的硬度和组织是影响模具耐磨性能的重要因素，因此为了提高冷作模具的抗磨性能，通常要求模具硬度高于加工件硬度30%～50%，材料的组织为回火马氏体或下贝氏体，其上分布均匀、细小的颗粒状碳化物。要达到此目的，钢中的碳的质量分数一般都在0.60%以上。

2)较高的强度和韧性

模具的强度是指模具零件在工作过程中抵抗变形和断裂的能力。强度指标是冷作模具设计和材料选择的重要依据，主要包括拉伸屈服点、压缩屈服点等。屈服点是衡量模具零件塑性变形抗力的指标，也是更常用的强度指标。为了获得高的强度，在模具制造过程中，要模具材料的韧性，要根据模具工作条件来决定，对于强烈冲击载荷的模具，如冷作模具的凸模、冷镦模具等，因受冲击载荷较大，需要高的韧性。对于一般工作条件下的冷作模具，通常受到的是小能量多次冲击载荷的作用，模具的失效形式是疲劳断裂，因此模具不必具有过高的冲击韧度值。

3)较强的抗咬合性

咬合抗力实际就是对发生“冷焊”的抵抗能力。通常在干摩擦条件下，把被试验模具钢试样，与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢），进行恒速对偶摩擦运动，以一定速度逐渐增大载荷，此时转矩也相应增大。当载荷加大到某一临界值时，转矩突然急剧增大，这意味着发生咬合，这一载荷称为“咬合临界载荷”。临界载荷越高，标志着咬合抗力越强。

4)受热软化能力

受热软化能力反映了冷作模具钢在承载时温升对硬度、变形抗力及耐磨性的影响。表征冷作模具钢受热软化抗力的指标主要有软化温度（℃）和二次硬化硬度（HRC）。

2、冷作模具钢的工艺性能要求

冷作模具钢的工艺性能，直接关系到模具的制造周期及制造成本。对冷作模具钢的工艺性能要求，主要有锻造工艺性、切削工艺性、热处理工艺性等。

1)锻造工艺性

锻造不仅减少了模具材料的机械加工余量，节约钢材，而且改善模具材料的内部缺陷，如碳化物偏析、减少有害杂质、改善钢的组织状态等。

为了获得良好的锻造质量，对可锻性的要求是热锻变形抗力低、塑性好、锻造温度范围宽，锻裂、冷裂及析出网状碳化物倾向小。

2)切削工艺性

磨损小以及加工后模具表面光洁。冷作模具钢主要属于过共析钢和莱氏体钢，大多数切削加工都较困难，为了获得良好的切削加工性，需要正确进行热处理，对于表面质量要求较高的模具可选用含S、Ca等元素的易切削模具钢。

3)热处理工艺性

热处理工艺性主要包括：淬透性、淬硬性、耐回火性、过热敏感性、氧化脱碳倾向、淬火变形和开裂倾向等。

65nb是什么材料？65nb对应牌号？65nb热处理工艺？

6Cr4W3MoVNb(65Nb)模具钢是一种含铌基体钢。钢中合金元素Cr、W、Mo、V的含量设计取自淬火态的W6Mo5Cr4V3高速钢的基体成分，合金元素在模具纳中的作用与高速钢中相似。

介绍

钢种还加入少量强化碳化物形成元素铌，与钢种的碳形成高稳定性的NbC，阻止淬火加热时奥氏体晶粒的长大。与不含Nb模具钢比较，艾诗缇晶粒细化温度提高40~50℃，Nb还部分溶解于Cr、W、Mo、V的碳化物中，增强器稳定性，使淬火后集体的含碳量降低，显著提高钢的强韧性，并改善模具钢的工艺性能。65Nb模具钢化学成分见下表。

标准：GB/T 9943-1988

65Nb化学成分

碳 C ：0.50～0.60(允许偏差:±0.01)

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.030

铬 Cr：3.80～4.40(允许偏差:±0.05)

镍 Ni：允许残余含量≤0.30

铜 Cu：允许残余含量≤0.25

钒 V ：1.00～1.20(允许偏差:±0.05)

钼 Mo：2.00～2.20(允许偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸＞6,±0.10)

钨 W ：2.95～3.25(允许偏差:尺寸≤10,±0.10;尺寸＞10,±0.20

力学性能

65Nb模具钢具有较高的强韧性，其韧性比母体告诉W6Mo5Cr4V2和高碳高铬模具钢都有较大幅度的提高，在压力低于2450MPa的冷挤模、冷镦模上应用时，使用寿命比高速模具钢和高碳高铬模具钢成倍提高。但在压力超过2450MPa的模具上应用，并要求有高耐磨性的情况下，65Nb模具钢的抗压屈服强度和耐磨性均显得不足。

工艺性能

锻造工艺

65Nb模具钢属莱式体模具钢，要进行锻造。65Nb模具钢的锻造性能良好，但应缓慢加热保证烧透。锻造加热温度1120~1150℃，始锻温度1100℃，终锻温度850~900℃，缓冷。

为使原有带状碳化物和网状碳化物破碎、细化、分布均匀，对于镦坯尤其是大规格坯料，应进行改锻后反复镦拔；对于带刃口的模具，如切边模，经反复镦拔后基本上克服了刃口剥落现象，寿命比仅经拔长的模具提高了4~5倍。

退火工艺

65Nb模具钢的退火工艺有常规球化退火和等温球化退火两种，常规化退火工艺为800℃加热3~4h，缓慢冷却到500℃出炉；等温球化退火工艺为860℃加热3~4h，冷到740℃等温5~6h，炉冷到500℃出炉，退火后硬度为217HBS。如将等温时间由6h延长到9h，则硬度进一步降低到187HBS，可以采用冷挤压成型，这是65Nb模具钢的更大优点。

淬火、回火工艺

65Nb模具钢的淬火温度为1080~1180℃，淬火加热时间应保证碳化物充分溶解并均匀化，同时不使晶粒长大，在盐浴炉中加热系数以15~20s/mm为宜。根据模具形状和对变形的要求，冷却方式可采用油冷、油淬-空冷和分级淬火等。65Nb模具钢一般采用二次回火，回火温度范围为520~560℃。

不同温度淬火，又经过不同温度二次回火的硬度值，在回火过程中均会有二次硬化现象，硬度峰值出现在520~540℃，并随淬火温度的升高而增强。

应用范围

65Nb模具钢是一种高强韧性冷热兼用模具钢，广泛用于制作各类冷作模具，特别适用于负责、大型或难变形金属的冷挤压模具和受冲击负荷较大的冷锻模具，有时也用于热作模具，但以冷作模具为主。65Nb模具钢还可燃用于钢铁材料的温热模具。由于65Nb模具钢抗压强度和耐磨性不足，不能用于挤压2500MPa的钢铁材料挤压模具及要求高耐磨的模具。

冷硬板用什么模具钢，铬12冲多了磨损

W18Cr4V和含钨量较少的钼高速钢W6Mo5Cr4V2、6W6MoSCr4V。它们具有高强度、高硬度、高耐磨性、高韧性等性能，是制造高精密、高耐磨的**模具材料。

钢结硬质合**号有GT35、TLW50、TLMW50、GW50和DT等。

高铬、高速钢耐磨性高，但易脆断。为此研究了高耐磨、高韧性的冷作模具钢GM钢和ER5钢。

GM钢在成分设计时，考虑了避免产生粗大的一次碳化物，在强韧性好的基础上弥散分布细小、均匀的碳化物，使其具有更佳的二次碳化能力和磨损抗力。GM钢的硬度指标远高于基体钢和高铬工具钢，而十分接近高速钢，耐磨性高。在韧性和强度方面GM钢优于高速钢和高铬工具钢，耐磨性与强韧性得到了更佳配合。GM钢作为一种新型耐磨钢在冷作模具材料领域替代C12系列钢种，有广阔的应用前景。已在高速冲床多工位级进模、滚丝模、切边模上应用，比Crl2MoV钢的寿命提高2～6倍以上。

ER5钢在强度、韧性、耐磨性等方面均优于Crl2型钢，而且在锻造、热处理、机加工、电加工等方面无特殊要求，生产加工工艺简单可行，材料成本适中，适用于制作大型重载冷镦模、精密冷冲模以及其它冷冲、冷成型模具。

·怎么防止冷作模具钢材过热和过烧？

近些年来，为了提高锻造效率和锻造的模具钢尺寸精度，一般采用液压快锻机进行模具钢的生产，对于锻造应考虑的生产工艺要点有： 1)保证足够的压缩比从钢锭到钢胚、材的加工比，也称压缩比或锻造比(简称锻比)，一般用k=F0/F(FO-钢锭平均截面积，F-胚或材截面积)。如果分步加工，则总锻压比是各步的锻压比的总和，这是工模具钢的热加工过程中更主要的工艺参数，在有的钢种的技术条件中，有明确的规定，一般不应小于4，。尤其是模块，对锻造比和镦粗比的要求更为严格。 2)加热温度和升温速度钢锭的加热温度是在模具钢热加工更重要的工艺参数，一般与钢种的特性有关，主要取决于钢的化学成分。如果加热温度过高，会引起过热、过烧、晶粒粗大等缺陷。尤其是Cr12型的冷作模具钢。加热温度过低，难以加工、也易出现裂纹，影响生产设备和效率。因此应严格规定模具钢的加热温度。为保证钢锭表面和中心部位的温度梯度小和减小热应力和组织应力，从而导致裂纹的产生，应缓慢升温，并分几段预热保温，然后逐渐升温到加热温度，对于中、高合金模具钢的冷锭一般不要高于600℃装炉。 3)终锻温度在锻造过程中，在确保模具钢不出现裂纹的情况下，应尽量用较低的终锻温度，会获得更细小的晶粒。其次，对于某些莱氏体钢，在锻造时避免终锻温度过低，而产生角裂和边裂。 4)变形工艺对于模具钢的变形可以使用多种变形方式，冶金厂一般以拔长为主，对于大断面的材或模块，为了保证质量，有事采用镦拔，即镦粗与拔长相结合，这是增加锻造比的主要方式。在变形过程中，应注意变形量的控制。用精锻机生产开胚时，尤其要注意变形道次和每道次的变形量的设计和钢锭(钢胚)的加热温度的控制，以免发生孔洞缺陷，因为精锻机锤击力小且高频锻打，这对变形抗力大的难变形钢种十分有利，但由此造成钢材的便面变形，从而易形成孔洞。 5)钢胚的冷却中山华氏抚顺特钢表示模具钢的大多数钢锻后或轧后要求缓冷或红松退火，在缓冷坑中缓冷时，注意入坑的温度和缓冷坑的保温性能，一般钢种在锻后入坑，保温时间不要低于48h。