冷作模具钢的性能要求及分类

冷作模具种类多，形状结构差异性大，工作条件和性能要求不一，对模具钢要求较高。因此要对冷作模具钢的性能要求作分析。

 1.1  冷作模具钢的性能要求

  冷作模具在工作时，表面与坯料之间产生许多次摩擦，模具必须在这种情况下仍能保持较低的表面粗糙度值较高的尺寸精度。以防早期失效。

  由于模具材料的硬度组织是影响模具耐磨性能的重要因素，因此为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%材料的组织为回火马氏体或下贝氏体，其上分布区均匀，细小的粒状碳化物。要达此目的，钢中碳的质量分数一般都在0.60%以上。

 2.模具的韧性

 模具材料的韧性，要根据模具工作条件来决定，对于受强烈冲击载苛较大，需要高的韧性。对于一般工作条件下的冷作模具，通常受到的小能量多次冲击载荷的作用，模具的失效形式是疲劳断裂，因此模具不必具有过高的冲击韧度值。

3.模具的强度

  模具的强度是指模具零件在工作过程中抵抗变形和断裂的能力。强度指标是冷作模具设计和材料选择的重要依据。主要包括，拉伸屈服点。压缩屈服点等。屈服点是衡量模具零件塑性变形抗力的指标，也是最常用的强度指标，为了获得高的强度，在模具制造过程中，要选择合适的模具材料，并通过适当的热处理工艺来达到其要求。

 4.模具的抗疲劳性能

 冷作模具通常是在交变载荷的作用下发生疲劳破坏的，因此为了提高模具使用奉命，需有较高的抗疲劳性能。导致模具疲劳失效的因素有：钢中带状和网状碳化物，粗大晶粒，模具表面有微小刀痕，凹槽面尺寸变化过大和表面脱碳等。

 5.模具的抗咬合性

 当冲压材料与模具表面接触时，在高压摩擦下润滑油膜被破坏，此时被冲压件金属，冷焊，在模具型腔表面形成金属瘤，从而在成形工件表面划出道痕。哈合抗力就是对发生，冷焊的抵抗力，影响咬合抗力的主要因素是成形材料的性质。如镍基合金，奥氏体不锈钢，精密合金等有效强的咬合倾向，模具材料及润滑条件也对抗咬合性有较大的影响。

1.2冷作模具钢的工艺性能要求

  根据模具生产厂家统计，在模具制造中模具的工艺性能是影响模具成本的一个重要因素，特别是小型精密复杂模具，模具材料费用点总成本的10~20%而机械加工，热处理，装配和管理费用等要占总成本的80%以上。冷作模具的工艺性能要求有：可锻性、可加工性、可磨削性、热处理工艺性能等。

 1.可锻性

  锻造不仅减少了模具材料的机械加工余量，节约钢材，而且改善模具材料的内部缺陷，如碳化特偏析，减少有害杂质，改善钢组织状态等。

  为了获得良好的锻造质量，对可锻性的要求是：热锻变形抗力低，塑性好、锻造温度范围宽、锻裂、冷裂及析出网状碳化物的倾向性小。

2.可加工性

  对可加工性的要求是：切削力小，切削量大，刃具磨损小以及加工后模具表面光洁，冷作模具钢主要属于过共析钢和莱氏体钢，大多数切削加工都较困难，为了获得良好的切削加工性，需要正确进行热处理，对于表面质量要求较高的模具可选用含量s,ca等元素的易削模具钢。

 3.可磨削性

 为了保证模具具有良好的表面粗糙和尺寸精度，大部分模具都必须经过磨削加工，对可磨削性的要求是：对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤和磨裂。改善模具钢的可磨削性。可以通过在炼钢过程中加入变质剂（如si,ca稀土元素等）

 有些模具材料，（如高钒高速钢  高钒高合金钢）的可磨削性很差，磨削比很低，不便于磨削加工。近年来用粉末生产这些材料，可以使钢中的碳化物细小，均匀，完全消除了普通工艺生产的高钒模具钢中颗粒碳化物，不但使这类钢的可磨削性大为改善，而且改善了钢的塑性，韧性等性能，使之能在模具制造中推广应用。

4.热处理工艺

  热处理工艺性主要包括：淬透性、淬硬性、耐回火性、过热敏感性、氧化脱碳倾向、淬火变形和开裂倾向等。

（1）淬透性和淬硬性。淬透性主要取决于钢的化学成分，合金元素含量和淬火前的组织状态。淬透性好的模具钢淬火时采用较缓和的冷却介质，就可以获得较深的硬化层，对于形状复杂的小型模具，采用高淬透性的模具钢制造。可以减少模具的变形和开裂，对于大截面，深型腔模具，选用高淬透性模具钢制造，淬火后心部也能得到良好的组织和硬度。

  淬硬性主要取决于钢的含碳量。所以对要求耐磨性高的冷作模具，一般选用高碳钢制造。

（2）耐回火性。耐回为性是在回火过程中随着温度的升高，钢抵抗硬度下降的能力，回火温度相同，硬度下降少的钢耐回火性好，耐回火性越高。钢的热硬性越高。在相同的硬度下。其韧性也较好，一般对于受到强烈挤压和摩擦的冷作模具，也要求模具材料具有较高的耐回火性。

 （3）过热敏感性，模具在加热过程中，出现过热现象，会得到粗大的马氏全。降低模具的韧性。增加模具早期断裂的危险。所以要求冷作模具钢过热的倾向要求。

 （4）氧化脱碳倾向，模具在加热过程中如果发生氧化脱碳现象，就会改变模具的形状和性能。严重降低模具的硬度，耐磨性和使用寿命，使模具早期失效，所以要求冷作模具钢的氧化胶碳倾向要小，对对容易发生氧化，脱碳的含钼量较高的模具钢，宜采用真空热处理，可控气氛热处理。盐浴热处理等。以避免模具钢氧脱碳。

 （5）淬火变形和开裂倾向，模具钢淬火变形，开裂倾向与材料成切及原始组织状态，工件几何尺寸及形状，热处理工艺方法及参数等都有很大关系，模具设计选材时必须加以考虑。特别是一些形式复杂的精密模具，淬火后难以修整，这就要求材料淬火，回火后的变形程度要小，一般应选择微变形钢。

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