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　　创作者：赵兴盛

　　由来：《金属加工（热加工）》杂志期刊

　　中国传统上常见的冷工模具钢有高合金钢：CrWMn、95SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn等；铁素体不锈钢：Cr12、Cr12MoV、弹簧钢W18Cr4V、不锈钢板30Cr13等。由于这类老钢材牌号存在一些难题，无法满足模具工业的发展的需求，中国先研发与研制了一批新式冷工模具钢。

　　1、合金结构钢冷工模具钢的运用

　　简易模具可以选用中碳钢如T10A，但中碳钢切削性能差、热处理变型大、耐磨性低、强韧性和回火稳定性都较弱，因此不能用于制作样子繁杂、精度等级高、承载能力大的工模具。

　　为了能可用模具性能需求而发展起来高碳钢高合金钢要在调质钢前提下添加适度的合金成分如铬、镍、锰、钼、钛、钨、钒、硅等经典冶炼厂而成，常用的有CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15等，合金成分的加持提升了钢的切削性能，油冷取代水冷散热减少了模具变形和干裂的趋势，奥氏体在淬火时不容易溶解，溶解后进行析出的碳化物又不容易汇聚成长、低温回火后有较高的强韧性和耐磨性，模具使用期限可大幅度提高。

　　当前我国研制了一些新式合金结构钢冷工模具钢，这种钢的主要特点是铝合金总产量低、切削性能好、淬火温度低、热处理工艺崎变小、强韧性好、而且有适度的耐磨性，如GD (6CrMnNiMoVSi)钢、CH(7CrSiMnMoV)钢、DS（6CrMnNiMoVWSi）钢和CrNiWMoV钢等。在其中GD钢里加入少许Ni、Si，既加强了基体又提高了低温回火抵抗力，Mo和V的加持可细化晶粒，用于制造易崩刃、易断裂的模具，有较高的使用期限。DS钢是一种耐冲击冷工模具钢，其韧性明显好于常见高韧性刀头用合金钢。CH钢的成分与日本SX105V钢同样，是一种火苗热处理模具钢，主要用于制造汽车等生产流水线使用的模具零件，火苗热处理时，加温模具刀口切料面，硬底化层底下一个高韧性的基体做垫片，从而得到比较高的使用期。

　　2、高韧性超耐磨模具钢的运用

　　在我国传流上运用比较多的是Cr12型系列产品，如Cr12、Cr12MoV钢，它们是莱氏体钢，其机构含有很多碳化物碳化物，热处理有较多残留奥氏体，热处理工艺后变型小、耐磨性高、承载能力大、一直以来在中国大中小型冷工模具中得到了广泛的应用。

　　尽管Cr12、Cr12MoV钢耐磨性好，但其韧性差，而且经常因为碳化物缩松易导致热处理工艺后破裂。为解决这种缺陷，世界各国均开展了很多的科研工作，一方面在提升钢的品质下功夫，如采用加热炉 炉外精炼、电渣重熔来提升钢的纯度、致密性、等抗逆性和均匀度，降低缩松；另一方面又持续科学研究新钢材牌号，依次研发了多种多样高韧性高耐磨性模具钢，如LD（7Cr7Mo2V2Si）钢、GM（9Cr6W3Mo2V2）钢、ER5（Cr8WMoV3Si）钢。与Cr12型模具钢对比，这种自行开发的钢中适当调整了C和Cr含量以提升碳化物缩松，还适度增强了W、Mo和V含量，以增强二次硬化能力与提高耐磨性。这种新式模具钢不仅有强的强韧性，又有较好的耐磨性，用之制造出来的模具使用期限逐步提高。

　　3、弹簧钢和基体钢的运用

　　弹簧钢具有较高的强度、抗拉强度和耐磨性，因而越来越多的用于制造规定重负载高寿命的冷工模具，常见的钢材型号有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V同时为提升韧性而研制出降碳降钒弹簧钢6W6Mo5Cr4V，这种钢在生产重负载的冷工模具层面赢得了优良使用效果。

　　基体钢是为了改善弹簧钢碳化物不联合分布和韧性较弱而研发的。基体钢一般指其化学成分与快速钢淬火体系中基体机构成分同样的钢。当前我国研发一些基体钢：如65Nb(6Cr4W3Mo2VNb)钢、CG-2（6Cr4Mo3Ni2WV）钢、012Al（5CrMo3SiMnVAl）钢、LM1（6W8Cr4VTi）钢、LM2（6Cr5Mo3W2VNb）钢、RM2（5Cr4W5Mo2V）钢、5Cr4Mo2W2VS钢等。这种基体钢的主要特点则是碳含量稍高于弹簧钢基体的碳含量，以增强一次碳化物和提升耐磨性。一些钢里还添加少量强碳化物产生原素Nb和Ti，以形成相对稳定的碳化物，阻拦热处理升温时晶粒长大从而改善钢的使用性能。基体钢一共晶碳化物数量不多且细微联合分布，韧性相对性提升，其抗拉强度、疲惫抵抗力也明显改善。基体钢主要运用于规定高韧性和充足韧性的挤压加工、冷挤压等模具，有一些基体钢还可以用于热作模具。

　　4、无碳高韧性模具钢的运用

　　电子器件工业的发展，对无碳模具钢的需要量大大增加，传统无碳模具钢7Mn15Cr2A13V2WMo是一种高韧性马氏体无碳模具钢，其磁化强度低，并具有较好的强度耐磨性，但因其应变硬化状况，磨削加工很困难。因此中国科研工作者研制出一些新式无碳模具，有A18（18Mn12Cr18NiN）钢、WCG（8Mn15Cr18）钢、50Mn（50Mn18Cr4WN）钢等，及部分低合金钢。这种钢磁化强度比较低，抗压强度比较高，并具有较好的可切削加工性能。

　　5、钢结硬质合金刀具的使用

　　用硬质合金刀具生产制造模具，在没有受冲击性韧性要求较低的情形下，性能提升钢好些，使用寿命较长，但费用较高，更加艰难是指由于受到生产制造环境的影响，无法生产制造样子繁杂的模具。

　　20世际60时代在我国已开始关注钢结硬质合金刀具，它是一种处于碳素钢和硬质合金刀具间的新材料，具有良好的耐磨性。与硬质合金刀具对比，钢结硬质合金刀具能够钻削、煅造、电焊焊接、热处理工艺，并具有韧性，综合性物理性能不错，成本低的特征。在我国研制出钢结硬质合金刀具常以TiC为硬质的相GT35、R5、DT、Ti等以及以WC为硬质的相GW50、GJW50、TLMW50等。

　　钢结硬质合金刀具现阶段用于制造冷镦模、拉深模、挤压模、冲裁模、拉丝模具、热镦模等，使用期限比铝合金模具钢使用寿命提升好几倍到几十倍。

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