[原创]常用模具钢介绍

dhzhou888

常用模具钢介绍
无锡法福表面处理技术有限公司 周鼎华

我国合金工具钢的产量已居世界前列，其中合金模具钢约为10万吨。我国模具工业每年消耗模具材料合计为30万~40万吨，其中合金模具钢为13万~15万吨。
我国目前模具钢的品种少质量低，表现在一般质量的模具钢材多，高质量的模具钢材少，相当部分要求高的模具钢都需要经过真空精炼和电渣重熔，以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性，而我国通过电渣重熔的模具钢所占的份额很小。黑皮圆棒材多，扁钢、精料，以及经过预硬化的材料、制品、标准件少。我国模具钢市场80%左右是黑皮圆棒材，用户拿到材料以后还要自己改锻改制，材料利用率低，生产周期长，不能适应模具制造业的需要。
在模具制造的成本中，材料费用往往只占模具成本的20%左右，因此对于要求较高的长寿命模具，在选用模具材料时往往需精益求精，例如采用碳化物不均匀度为5~6级的Cr12MoV钢制造搓丝模，使用寿命往往不足1万件；而采用碳化物不均匀度为1级的优质Cr12MoV钢制造搓丝模，使用寿命可达几万件甚至几十万件。由于国产模具材料不能完全适应模具制造业的需要，很多高性能、长寿命、交货日期紧迫的模具仍不得不采用进口的模具材料。如海尔集团每年所需的模具钢、其中90%是从瑞典、德国、日本进口的，主要是进口经过预硬处理的高质量塑料模具钢和热作模具钢，如从瑞典进口的718钢(3Cr2NiMo)、618钢(3Cr2Mo)和8407钢(4Cr5MoSiV1)，从日本进口的SKD11(Cr12MoV)冷作模具钢等。进口材料的价格很高，比国产材料的价格高3~5倍。 以下介绍几种常用的模具钢，供参考。
1．        7Cr7Mo3V2Si
7Cr7Mo3V2Si简称LD钢，是一种高强韧性冷作模具钢，与Cr12型冷作模具钢和W6Mo5Cr4V2高速钢比具有更高的强度和韧性，而且有较好的耐磨性适宜制造承受高负荷的冷挤、冷镦、冷冲模具。
  始锻温度：1120℃   终锻温度：≥850℃，反复镦拔消除带状组织，锻后缓冷并立即进行球化退火。等温球化退火工艺：860℃，保温3小时冷到740℃等温4小时，炉冷到500℃出炉。退火后硬度212HBS，组织：小球状珠光体+共晶碳化物。
  模具淬火温度：1140℃，550℃回火90min. 然后经过QPQ处理，心部硬度保持61-63HRC，表面硬度更高，有较好的强韧性。
2．        Cr12Mo1V1（美国牌号D2）
Cr12Mo1V1是国际上较广泛采用的高碳高铬冷作模具钢，属莱氏体钢，具有高淬透性、淬硬性、高的耐磨性；高温抗氧化性能好，淬火和抛光后抗锈蚀能力好，热处理变形小；适宜制造高精度、长寿命的冷作模具、刃具和量具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚丝轮、搓丝板、冷剪切刀和精密量具等。化学成分见GB/T1299-2000。

C        Si        Mn        P        S        Cr        Mo        V        Co
1.40-1.60        ≤0.60        ≤0.60        ≤0.03        ≤0.03        11.00-13.00        0.70-1.20        ≤1.10        ≤1.00

该钢可以采用二种淬火温度。
（1）        采用较低的淬火温度 950-1040℃ 180-230℃低温回火 硬度60-64HRC
（2）        采用较高的淬火温度 1050-1100℃ 510-540℃高温回火2次 硬度60-64HRC 经QPQ处理，效果更佳。
3．DC53-日本大同特钢公司生产
　　特点：
（1）、 热处理后硬度高于SKD11，高温（520-530℃）回火后可达62-63HRC高硬度，在强度和耐磨性方面超过SKD11。
（2）、 韧性度是SKD11的两倍。DC53的韧性在冷作模具钢中较为突出，因此，用DC53制造的很少出现裂纹和崩裂，大大提高了使用寿命。
（3）、 线切割加工后的残余应力，经高温回火减少了残余应力。因此，大型模具和要求精密之模具在线切割加工后的裂纹和变形得到抑制。
（4）、 切削性和研磨性超过SKD11。DC53的切削性和研磨性优于SKD11。因此，使用DC53可增加模具寿命和减少加工工序。
　　用途：
（1）、 精密冲压模：线切割加工的精密冲裁及各种用途冲压模；
（2）、 难加工材料的塑性变形用具。冷锻、深拉和搓线用模；
（3）、 其他。高速冲裁冲头，不锈钢板冲头。
　　热处理：DC53是对SKD11进行改良的新型冷作模具钢，其技术规格载于日本工业标准（JIS）G4404。它克服了SKD11高温回火硬度和韧性不足的弱点，将在通用及精密模具领域全面取代SKD11。
经QPQ处理效果更好。
4. 4Cr5MoSiV1
我国的4Cr5MoSiV1与美国的H13钢相近。世界各工业国家的工具钢标准中几乎都有类似的钢号。目前，在我国模具钢材市场上除国产的4Cr5MoSiV1外，外国的有日本的SKD61，瑞典（ASSAB）8407，德国的X40CrMoV5-1、韩国的STD-61及他们的改进型，虽然有各自国家的牌号，但都以H13钢号出现。
  该类钢属热作模具钢，由于冶炼技术的差异，质量差距大，但经QPQ处理均能获得较为理想的效果。
5. 5Cr2NiMoVSi
5Cr2NiMoVSi钢是比5CrNiMo更好的热锻模钢，其冶炼和加工均按特级优质钢（即“E”钢）处理。其常规热处理工艺为600-650℃预热，970-980℃奥氏体化，油冷到约650-700℃转人300-350℃回火炉等温3-4h，回火温度取670-680℃，保温4-5h，回火两次，空冷即可，硬度40-44HRC。模具最后经QPQ处理可提高耐热疲劳强度，降低摩擦系数，延长模具寿命。
6. 3Cr2W8V
3Cr2W8V钢是典型热强钢型热作模具钢，应用日久且极为广泛。缺点是导热性差，易开裂，塑性、韧度、热疲劳性能均有所下降。目前3Cr2W8V应用日少，为新型的热强型热作模具钢所代替，如3Cr3Mo3W2V,4Cr3Mo3SiV,5Cr4W5Mo2V,5Cr4Mo3SiMnVAl以及ASSAB的QRO45，美国的H19等。以上钢制模具热处理后再经QPQ处理，可提高抗热疲劳能力、抗氧化能力，大幅度提高模具寿命。

周鼎华：金属材料热处理高级工程师，技术部经理。
TEL：0510-88996818    FAX：0510-88996955   Email：dhzhou888@126.com
http://www.wxfrf.com   本文刊于《无锡热处理》2005年第1期

[ 本帖最后由 dhzhou888 于 2009-6-15 09:54 编辑 ]

zhong82312059

感谢!有关于塑料模具用的钢材的吗?

搬运工

周高工.你好!你介绍的资料相当有价值.在此感谢了.我现在有两个问题想真诚地向你请教一下: Cr12Mo1V1可采用二种基本的淬火工艺.问题一:你认为两种淬火工艺用哪一种处理后的韧性高.有无具体的冲击韧性试验对比数据?.问题二:长久以来.我在处理Cr12系列模具时.凡有红硬性要求时.就不得不采用高淬高回工艺.否则就一律用的是低淬低回工艺.有时会根据零件使用情况对淬火温度.回火温度作些具体的调整.此作法妥否?也请同行们发表各自意见.

cmcwqw

周高工：
你好!
我现在加工轴承钢，切料1100度，用3Cr2W8V的刀板，寿命很低，请教周高工，能推荐一种材料吗？非常感谢！5Cr4W5Mo2V材料咋样？

dhmj78

尊敬周高工：
  你好!
    CR12MOV淬火，回火控制在好多度最佳？

学到六十六

其实好材料很多，但是国内的情况，往往模具用料由设计者说了算，而设计者一般都会选用传统材料。
咱们做热处理的，只能是在此基础上，发挥材料的最好性能。
另外，钢材市场上，以次充好，用国产冒进口的情况比比皆是。