低变形冷作模具钢是在碳素工具钢的基础上加入适量的铬、钼、钨、钒、硅、锰等合金元素,可以降低淬火冷却速度,减少热应力和组织应力,减少淬火变形及开裂倾向,钢的淬透性也明显提高。因此,碳素工具钢不能胜任的模具,可考虑用高碳低合金来制作。
低变形冷作模具钢常用的钢号有CrWMn,9Mn2V,9SiCr,9CrWMn,9Mn2,MnCrWV,SiMnMo等。这里仅介绍前面三种。
1、 化学成分及相变点
冷作模具钢CrWMn,9Mn2V,9SiCr的化学成分及相变点见下表。
2、 力学性能
CrWMn钢与9Mn2V及9SiCr相比较,在淬火及低温回火状态下含有较多的碳化物,因而具有较高的硬度和耐磨性。钨还能细化晶粒,使钢具有较好的韧性。当800℃淬火时,钢的抗弯强度、韧性最高。在270℃一下回火时,强度及冲击韧度随回火温度升高而显著上升。约在300℃左右回火,冲击韧度为最低值,应尽量避免在300℃附近回火。
3、 工艺性能
锻造工艺:1、CrWMn始锻温度1100-1140℃,终锻温度800-850℃,锻后要空冷到650-700℃再缓冷,否则容易形成网状碳化物。2、9Mn2V始锻温度1130-1160℃,终锻温度≥800℃,锻后要空冷到650-700℃,再缓冷。3、9SiCr始锻温度1050-1100℃,终锻温度800-850℃,锻后缓冷。
退火工艺:
1、 CrWMn退火加热温度790-830℃,等温温度700-720℃。如果锻后已有较严重的网状碳化物析出或晶粒粗大,则球化退火之前应进行一次正火处理,正火加热温度为930-950℃,然后空冷。
2、 9Mn2V加热温度750-770℃,保温3-5h,等温温度680-700℃,保温4-6h。
3、 9SiCr加热温度780-810℃,保温2-4h,等温温度680-720℃,保温4-6h.
使用范围:
CrWMn钢的硬度、强度、韧性、淬透性及热处理变形倾向均优于碳素工具钢,主要用做轻载冷冲裁模(料厚小于2mm)、轻载拉深模及弯曲翻边模等。
9Mn2V钢冷加工性能好,热处理变形及淬裂倾向小。但该钢淬透性、淬硬性、回火抗力、强度等方面不如CrWMn钢。9Mn2V钢适于制造一般要求的尺寸较小的冷冲压膜、雕刻模等,制作冲件厚度小于4mm的冷冲裁模,刃磨寿命稳定在2万-3.5万次的水平。
9SiCr因钢中含有硅和铬,所以淬透性好,适宜进行分级或等温淬火,这对于防止模具发生淬火变形极为有利,故适于制作冲模及打印模等。