工模具鋼在現代工業中的應用非常的廣泛并且占據著非常的重要性及不可磨來性，被譽為“現代工業之母”，其中工模具鋼是模具重要的組成部分，也是模具材料中應用較為廣泛的材料，是工模具制造產業重要的物質載體和技術基礎，其品種、規格、質量對工模具的性能、使用壽命和制造周期起著決定性的作用。

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一、什么是工模具鋼？

工模具鋼是用來制造刃具、模具和量具的鋼種。

二、刃具用鋼

性能要求

①、高切斷抗力,防止折斷、崩刃和變形

②、高的耐磨性,防止過早和過量磨損破壞

③、高硬度,使其具有高耐磨性

④、高的彎曲強度和足夠的韌性

⑤、高的熱穩定性:防止高溫工作下軟化導致耐磨性下降

三、碳素工具鋼

含碳量:0.65~1.35%,足夠高的硬度和較好的耐磨性。

優點:易于鍛造及切削加工、價格便宜。

缺點:淬透性差、回火抗力差

典型鋼號：T7~T13,只能制作尺寸小、形狀簡單、切削速度低、低溫(<200℃)，不受大沖擊的工具。

熱處理工藝

熱處理：球化退火+淬火+低溫回火

1、預先熱處理一球化退火

其目的是獲得粒狀P，降低硬度便于切削加工、并為淬火作組織準備；

若鍛造組織不良(如出現網狀碳化物缺陷)，則應在球化退火之前先進行正火處理，以消除網狀碳化物；

2、最終熱處理一淬火+低溫回火(回火溫度一般180~200℃)

正常組織為隱晶M+細粒狀滲碳體及少量AR

缺點：淬透性低，組織穩定性低，耐磨性不夠

四、低合金工具鋼

彌補碳素刃具鋼的不足

高碳：碳含量為0.8%~1.5%，以保證鋼淬火后具有高硬度和高耐磨性。

主要合金元素：Cr、Mn、Si、W和V等。

熱處理工藝

熱處理：球化退火+淬火+低溫回火

1、預先熱處理一球化退火

其目的是獲得粒狀P，降低硬度便于切削加工、并為淬火作組織準備；

球化退火采用等溫退火，由退火溫度以30~40℃/h冷至700℃，等溫4h，再爐冷至600℃出爐。

2、最終熱處理一淬火+低溫回火

淬火溫度A。1+(30~50℃)，碳化物不全溶阻礙晶粒長大；

油冷、熔鹽分級淬火、等溫淬火，以減少變形和開裂。

五、高速工具鋼

高速鋼：高碳高合金元素，為適應高速切削的需要而發展起來的一種合金工具鋼。

高速鋼廣泛用于制造尺寸大、切削速度快、負荷重及工作溫度高的各種機加工工具。如車刀、刨刀、拉刀、鉆頭等，也可用來制造高耐磨性的冷作模具。

常用牌號

通用型

鎢系，代表牌號W18Cr4V(18-4-1)，M1

鎢-鉬系，代表牌號W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)，M2

高性能

高碳高釩型，代表牌號W6Mo5Cr4V3(6-5-4-3)

一般含鈷型，代表牌號W18Cr4VCo%(18-4-1-5)

高釩含鈷型，代表牌號W12Cr4V5Co5(12-4-5-5)

超硬型，代表牌號W7Mo4Cr4V2Co5(7-4-4-2-5)

熱處理工藝

鍛造→球化退火→機加工→淬火/回火

1、預先熱處理一球化退火

高速鋼Ac1在820~840℃，退火溫度860~880℃；

可分為一般退火和等溫退火兩種。

最終熱處理-淬火十回火

淬火

淬火加熱須預熱(800~850℃)，截面大形狀復雜的可500~600℃再加一次預熱；

淬火加熱溫度高于1200℃，保證M中合金元素含量，從而獲得二次硬化效果；

一般油淬，通常采用分級或等溫淬火，減少變形，提高韌性。

回火

回火溫度高，560℃左右，提高韌性，產生二次硬化效果；

一般進行三次回火。

六、模具鋼

模具是機械制造、無線電儀表、電機電器等工業部門門中制造零件的主要加工工具。

分類

1、冷作模具鋼

常溫下使金屬塑性變形所用的模具，如冷擠壓模、冷拉伸模。

2、熱作模具鋼

使熱態、液態金屬成型所用模具，如錘鍛模、熱擠壓模、壓鑄模。

3、塑料模具鋼

塑料成型所用的模具。

七、冷作模具鋼

常溫下使金屬材料變形的模具用鋼，如沖裁、冷擠壓、冷鐓、冷拉伸等模具。

1、與刃具鋼的異同

共同點：高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性，以保證沖壓過程的順利進行；

不同之處：更高的耐磨性；較高的韌性；模具尺寸大、形狀復雜，所以要求較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性。

2、碳素及低合金模具鋼

6CrMnNiMoVSi(代號GD鋼)國內研制并推廣的高強韌性低合金冷作模具鋼

成分：C0.69、Cr1.15、Mn0.85、Ni0.85、Mo0.45、V0.18、Si0.7

特點：強韌性高，淬火溫度范圍寬，淬火變形小，耐磨性較好；

GD鋼代替常用的低合金工具鋼CrWMn，9SiCr，GCr15及部分高鉻模具鋼Cr12型鋼，用于易崩刃、易開裂的各類冷作模具，模具使用壽命長。

3、高鉻和中鉻模具鋼

特點：較碳素、低合金工具鋼，具有更好的耐磨性、淬透性，淬火變形微小；

用途：制造負荷大，生產批量大，耐磨性要求高，熱處理變形要求小，形狀復雜的冷作模具。

1）、高鉻冷作模具鋼

常用鋼號：Cr12和Cr12MoV，用于制造冷沖模、擠壓模等。

2、中鉻冷作模具鋼

C：約1%，Cr：5%-7%，少量W、Mo、V，較高鉻加工性能、韌性好適用于既要求耐磨性又具有一定韌性的模具。

4、高速鋼類模具鋼

要求：較刃具用高速鋼具有更高的強、韌性，不要求紅硬性。

4.1、低碳高速鋼

6W6Mo5Cr4V(6W6)我國研制的一種低碳；

高速鋼高速鋼W6Mo5Cr4V2基礎.上降碳降釩→↓碳化物不均勻性，沖擊韌度↑50%；

代替高速鋼或Cr12型鋼制作易于脆斷或劈裂的冷擠壓沖頭或冷鐓沖頭，可成倍地提高模具的使用壽命。

4.2、基體鋼

基體鋼：成分相當于高速鋼淬火組織中基體成分的鋼種；

與高速鋼比，過剩碳化物少，顆粒細小均勻→沖擊韌度和疲勞強度都較好，同時也保持了較高的耐磨性和紅硬性。不僅適于冷作模具，也可用于熱作模具。

牌號：6Cr4W3M02VNb、6Cr4Mo3Ni2WV、5Cr4Mo3SiMnVAl

八、熱作模具鋼

熱作模具鋼：使熱態金屬或液態金屬成形的模具用鋼。包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模。

應用與性能要求

化學成分

中碳0.3~0.6%；

合金元素：

合金元素還可提高材料的共析溫度，保證材料高溫組織和性能穩定性，提高了其抗熱疲勞能力

分類

1)、熱錘鍛模：高溫下，沖擊加壓使金屬成形

2)、熱擠壓模：沖頭和凹模

3)、壓鑄模：高壓下使熔融金屬成形

1、錘鍛模與大型壓力機鍛模用鋼

錘鍛模：工作時沖擊負荷很大，工作溫度不太高(300~400℃)；

大型壓力機鍛模：截面大，碳化物不均勻性升高，特別降低心部沖擊韌度。選用高韌性熱作模具鋼制作。

2、熱擠壓模與中小型壓力機鍛模用鋼

工作條件：

工作溫度高(550~900℃，與熱金屬接觸時間長或坯料溫度高)；

工作溫度高(550~900℃，與熱金屬接觸時間長或坯料溫度高)熱應力大(急冷急熱)；

工作條件比錘鍛模具更加惡劣。

性能要求：

更高的高溫強度和熱穩定性，更好的熱疲勞、熱磨損抗力及較好的韌性。

3、壓鑄模用鋼

工作條件：

高壓下反復與熔融金屬接觸，承受一定壓力、交變應力和摩擦、腐蝕。

性能要求：

高溫力學性能好，高溫下保持高強度、硬度和耐磨性及足夠的韌性；

優良的熱：疲勞抗力；

高的導熱性；

良好的耐蝕性。

九、塑料模具鋼

工作條件

工作溫度：150~250℃，工作壓力：40~150MPa；

與冷、熱模具用鋼比力學性能要求較低，但要求形狀復雜、尺寸精密、光潔、耐蝕。

性能要求

●拋光性能好，要求材質純凈，組織致密。

●切削加工、冷擠成形性好，熱處理變形小。

●表面高硬度、耐磨耐蝕，保證尺寸精度、表面質量長期不變。

●有足夠的強度和韌性，能承受負荷不變形和不破損。

十、量具鋼

制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規、塞規等。

性能要求

高的硬度和耐磨性，避免接觸磨損而發生尺寸改變；

組織穩定，避免熱處理后M分解，殘余A轉變及殘余應力引起尺寸變化；

低的表面粗糙度，保證緊密接觸和貼合，要求鋼材純凈，組織致密；

耐蝕性。

鋼種選用

低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火；

碳素工具鋼、低合金工具鋼，兩者用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具；

滾動軸承鋼、冷作模具鋼，用于制造精密量具；

不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質的量具。

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