几种冷作模具钢成分 热处理 寿命对照表

            低合金冷作模具钢 低合金冷作模具钢主要特点是工艺性好，淬火温度低，热处理变形小，强韧性好，并具有适当的耐磨性。GD（6CrMnNiMoVSi）钢是一种低合金工具钢，也是典型的高强高韧性冷作模具钢，用于制作易崩刃、断裂的冷冲模具，有较高的使用寿命。其化学成分见表1。

                                                                                                                     表1 几种新型冷作模具钢的成分 （W%）

号	C	Cr	Ni	Si	Mn	Mo	V	W	Nb
GD钢	0．64-0．74	1．0-1．3	0．7-1．0	0．5-0．9	0．7-1．0	0．3-0．6	0．12
65Nb	0．6-0．7	3．8-4．4		0．35	0．40	2．0-2．5	0．8-1．1	2．5-3．0	0．2-0．3
CG-2	0．55-0．64	3．8-4．3	1．8-2．2	0．40	0．40	2．8-3．3	0．9-1．3	0．9-1．3
LD钢	0．7-0．8	6．5-7．0		0．7-1．2	0．50	2．0-2．5	1．7-2．2
GM	0．86-0．94	5．6-6．4				2．0-2．5	1．7-2．2	2．8-3．2

GD钢是在CrWMn钢的基础上，适当地降低碳含量，以减少碳化物偏析，同时增加镍、哇、锰，以增加基体的强度和韧性，少量钳和钒可以细化晶粒，提高淬透性和耐磨性。并增加回火稳定性，铬的作用主要是提高淬透性。GD钢基体具有较多的板条状马氏体，碳化物较少，且细小而均匀，可以取代CrWMn钢和部分取代Cr12MoV钢制造冷作模具，模具使用过程中很少崩韧和断裂。力学性能见表2、表3。

                                                                                                                                          表2 GD钢淬火温度与硬度的关系（HRC）

淬火温度/℃	810	840	870	900	930	960	1000
空冷硬度	63	65．5	65．5	66	65．5	66	65
油冷硬度	65．5	66	66	66	66	66	65
200℃回火硬度	59	60	61	61	61	60．5	61
230℃回火硬度	59．5	60	60	60	60	60	60
200℃回火硬度	59．5	59．5	59	58．5	58	60	59

` 表2列出了GD钢在不同的淬火回火温度下获得的硬度。由于Si、Cr的共同作用，使其具有较高的回火稳定性，可满冷作模具的要求。

                                                                                                                                     表3 几种冷作模具钢的力学性能对比

钢号	热处理工艺	抗弯强度/MPa	冲击韧性/J·mm-2	硬度/HRC
GD钢	900℃油淬200℃回火	4483	149．1	61
GD钢	930℃加热250℃等温55min+200℃回火2h	4650	171	59
CrWMn	840℃油淬200℃回火	3777	76．5	61
Cr12MoV	1020℃油淬200℃回火	2580	44．1	61

由表3可知，GD钢的强韧性明显高于对比钢，GD钢采用等温淬火工艺，在马氏体基体上分布适量下贝氏体，具有明显的韧化效果，是进一步发挥材料潜能的有效途径。实际使用情况见表4。由此可以看出，采用GD钢制模具寿命明显高于CrWMn钢及Cr12MoV钢。
                                                                                                                                                           表4 几种冷作模具钢的寿命对比（万件）

模具类型	GD钢	CrWMn	Cr12MoV
冲裁模	1．2		0．6
冲压模	6	3
挤压模	0．8	0．001	0．001
凸模	75		11

2、基体钢
基体钢一般指其成分与高速钢淬火组织中基体化学成分相同的钢。如65Nb钢（65Cr4W3Mo2VNb）、CG-2钢（6Cr4Mo3Ni2WV）等。基体钢既具有高速钢的强度，红硬性，耐磨性，又具有低合金钢的韧性和塑性，已较广泛地用于制作冷挤压、厚扳冷冲、冷镦等模具，特别适于难变形材料用的大型复杂模具，还可用做黑色金属的温热挤压模具。
⑴65Nb钢是以W6Mo5Cr4V2高速钢为母体，在其淬火基体成分基础上，适当增加含碳量，并用少量的铌进行合金化改型而成，其化学成分见表1。含碳量稍高于基体的含碳量，以便增加一次碳化物量和提高耐磨性，还加入少量的强碳化物形成元素铌，以便形成比较稳定的碳化物，阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能。65Nb钢是一种高强韧冷作模具钢，可以用来制作复杂、大型或难变形金属的冷挤压模具和受冲击负荷较大的冷镦模具以及冷冲模具、冷剪模具等。
在1080~1160℃加热淬火，仍能保持细晶粒，硬度也较高；在1160℃加热淬火时硬度高，达到66.3HRC；在1180℃加热淬火时，开始长大。因此，适应的淬火加热温度推荐采用1080-1160℃。在1120℃淬火，500-540℃回火时的力学性能佳。
⑵CG-2钢是一种冷热兼用的基体钢，其化学成分见表1。与高速钢W6Mo5Cr4V2相比屈服强度稍低外，对于承受较大挤压力的冷挤压模具，选择W6Mo5Cr4V2高速钢制作，使用寿命较高；对承受挤压力较小、形状复杂和要求较高韧性的冷镦模具，则选择CG-2钢。
3．使用秘笈
材料的化学成分直接影响材料的组织和性能，进而影响模具的使用寿命。在实际生产中，应根据情况合理选用。
CrWMn淬透性化比GCr15好，常用于形状复杂、耐磨性好的高精度冲模。但CrWMn钢锻后需较严格地控制冷速，并采用适当的热处理，防止模具在使用中的崩刃和开裂。 Cr12MoV钢等有高的耐磨性，但碳化物偏析较严重，导致变形的方向性和强韧性的降低。相比Cr12MoV钢，GD钢制作的模具使用寿命有不同程度的提高。 W6Mo5Cr4V2和W18 Cr4V具有高的耐磨性和强度，常用于制作承受较大挤压力的冷挤压模具，但其韧性不能满足复杂大型和受冲击负荷大的模具的需要。对承受压力较小，形状复杂，而又要求较高韧性的冷镦模具，则可选择用CG-2钢。 GD钢基体具有较多的板条状马氏体，碳化物较少且细小而均匀，可以取代CrWMn钢和部分取代Cr12MoV钢制造冷作模具。 LD钢的共晶碳化物比Cr12MoV钢低得多，淬透性比Cr12MoV高。GM钢的抗弯强度远远高于Cr12MoV钢，硬度高且具有一定的韧性。GM钢比Cr12MoV钢的承载能力高得多，完全可以代替Cr12MoV钢制作大型冷镦模具。

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