冷作模具鋼的性能要求及分類

冷作模具種類多，形狀結(jié)構(gòu)差異性大，工作條件和性能要求不一，對模具鋼要求較高。因此要對冷作模具鋼的性能要求作分析。

 1.1  冷作模具鋼的性能要求

  冷作模具在工作時，表面與坯料之間產(chǎn)生許多次摩擦，模具必須在這種情況下仍能保持較低的表面粗糙度值較高的尺寸精度。以防早期失效。

  由于模具材料的硬度組織是影響模具耐磨性能的重要因素，因此為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%材料的組織為回火馬氏體或下貝氏體，其上分布區(qū)均勻，細(xì)小的粒狀碳化物。要達此目的，鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都在0.60%以上。

 2.模具的韌性

 模具材料的韌性，要根據(jù)模具工作條件來決定，對于受強烈沖擊載苛較大，需要高的韌性。對于一般工作條件下的冷作模具，通常受到的小能量多次沖擊載荷的作用，模具的失效形式是疲勞斷裂，因此模具不必具有過高的沖擊韌度值。

3.模具的強度

  模具的強度是指模具零件在工作過程中抵抗變形和斷裂的能力。強度指標(biāo)是冷作模具設(shè)計和材料選擇的重要依據(jù)。主要包括，拉伸屈服點。壓縮屈服點等。屈服點是衡量模具零件塑性變形抗力的指標(biāo)，也是最常用的強度指標(biāo)，為了獲得高的強度，在模具制造過程中，要選擇合適的模具材料，并通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に噥磉_到其要求。

 4.模具的抗疲勞性能

 冷作模具通常是在交變載荷的作用下發(fā)生疲勞破壞的，因此為了提高模具使用奉命，需有較高的抗疲勞性能。導(dǎo)致模具疲勞失效的因素有：鋼中帶狀和網(wǎng)狀碳化物，粗大晶粒，模具表面有微小刀痕，凹槽面尺寸變化過大和表面脫碳等。

 5.模具的抗咬合性

 當(dāng)沖壓材料與模具表面接觸時，在高壓摩擦下潤滑油膜被破壞，此時被沖壓件金屬，冷焊，在模具型腔表面形成金屬瘤，從而在成形工件表面劃出道痕。哈合抗力就是對發(fā)生，冷焊的抵抗力，影響咬合抗力的主要因素是成形材料的性質(zhì)。如鎳基合金，奧氏體不銹鋼，精密合金等有效強的咬合傾向，模具材料及潤滑條件也對抗咬合性有較大的影響。

1.2冷作模具鋼的工藝性能要求

  根據(jù)模具生產(chǎn)廠家統(tǒng)計，在模具制造中模具的工藝性能是影響模具成本的一個重要因素，特別是小型精密復(fù)雜模具，模具材料費用點總成本的10~20%而機械加工，熱處理，裝配和管理費用等要占總成本的80%以上。冷作模具的工藝性能要求有：可鍛性、可加工性、可磨削性、熱處理工藝性能等。

 1.可鍛性

  鍛造不僅減少了模具材料的機械加工余量，節(jié)約鋼材，而且改善模具材料的內(nèi)部缺陷，如碳化特偏析，減少有害雜質(zhì)，改善鋼組織狀態(tài)等。

  為了獲得良好的鍛造質(zhì)量，對可鍛性的要求是：熱鍛變形抗力低，塑性好、鍛造溫度范圍寬、鍛裂、冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物的傾向性小。

2.可加工性

  對可加工性的要求是：切削力小，切削量大，刃具磨損小以及加工后模具表面光潔，冷作模具鋼主要屬于過共析鋼和萊氏體鋼，大多數(shù)切削加工都較困難，為了獲得良好的切削加工性，需要正確進行熱處理，對于表面質(zhì)量要求較高的模具可選用含量s,ca等元素的易削模具鋼。

 3.可磨削性

 為了保證模具具有良好的表面粗糙和尺寸精度，大部分模具都必須經(jīng)過磨削加工，對可磨削性的要求是：對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷和磨裂。改善模具鋼的可磨削性?？梢酝ㄟ^在煉鋼過程中加入變質(zhì)劑（如si,ca稀土元素等）

 有些模具材料，（如高釩高速鋼  高釩高合金鋼）的可磨削性很差，磨削比很低，不便于磨削加工。近年來用粉末生產(chǎn)這些材料，可以使鋼中的碳化物細(xì)小，均勻，完全消除了普通工藝生產(chǎn)的高釩模具鋼中顆粒碳化物，不但使這類鋼的可磨削性大為改善，而且改善了鋼的塑性，韌性等性能，使之能在模具制造中推廣應(yīng)用。

4.熱處理工藝

  熱處理工藝性主要包括：淬透性、淬硬性、耐回火性、過熱敏感性、氧化脫碳傾向、淬火變形和開裂傾向等。

（1）淬透性和淬硬性。淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分，合金元素含量和淬火前的組織狀態(tài)。淬透性好的模具鋼淬火時采用較緩和的冷卻介質(zhì)，就可以獲得較深的硬化層，對于形狀復(fù)雜的小型模具，采用高淬透性的模具鋼制造。可以減少模具的變形和開裂，對于大截面，深型腔模具，選用高淬透性模具鋼制造，淬火后心部也能得到良好的組織和硬度。

  淬硬性主要取決于鋼的含碳量。所以對要求耐磨性高的冷作模具，一般選用高碳鋼制造。

（2）耐回火性。耐回為性是在回火過程中隨著溫度的升高，鋼抵抗硬度下降的能力，回火溫度相同，硬度下降少的鋼耐回火性好，耐回火性越高。鋼的熱硬性越高。在相同的硬度下。其韌性也較好，一般對于受到強烈擠壓和摩擦的冷作模具，也要求模具材料具有較高的耐回火性。

 （3）過熱敏感性，模具在加熱過程中，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會得到粗大的馬氏全。降低模具的韌性。增加模具早期斷裂的危險。所以要求冷作模具鋼過熱的傾向要求。

 （4）氧化脫碳傾向，模具在加熱過程中如果發(fā)生氧化脫碳現(xiàn)象，就會改變模具的形狀和性能。嚴(yán)重降低模具的硬度，耐磨性和使用壽命，使模具早期失效，所以要求冷作模具鋼的氧化膠碳傾向要小，對對容易發(fā)生氧化，脫碳的含鉬量較高的模具鋼，宜采用真空熱處理，可控氣氛熱處理。鹽浴熱處理等。以避免模具鋼氧脫碳。

 （5）淬火變形和開裂傾向，模具鋼淬火變形，開裂傾向與材料成切及原始組織狀態(tài)，工件幾何尺寸及形狀，熱處理工藝方法及參數(shù)等都有很大關(guān)系，模具設(shè)計選材時必須加以考慮。特別是一些形式復(fù)雜的精密模具，淬火后難以修整，這就要求材料淬火，回火后的變形程度要小，一般應(yīng)選擇微變形鋼。

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