(1)模具鋼的特性 高強度基體鋼6Cr4Mo3Ni2WV的代號為CG2,冷熱模具兼用鋼,該鋼具有高的斷裂韌性和C型沖擊韌性,它的強度性能較好,但該鋼退火硬度偏高,鍛造塑性較差,退火工藝和鍛造工藝要嚴格按照推薦工藝執(zhí)行。鍛造塑性一般,該鋼采用低溫回火處理后硬度為60~62HRC,采用高溫回火處理后硬度為50~52HRC,因此可用來制作硬度要求不同的冷作、熱作模具。從CG2鋼奧氏體晶粒度隨加熱溫度升高而長大的狀況來看,一般鍛造加熱溫度允許有0~40℃范圍的波動。鍛制需反復(fù)鐓拔三次以上。該鋼熱加工工藝較難掌握,鍛造開裂傾向較為嚴重,在熱加工時應(yīng)給予注意。
(2)供貨狀態(tài) 退火態(tài)。
(3)化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù),%) C 0.55~0.64、Cr 3.80~4.30、Mo 2.80~3.30、W 0.90~1.30、V 0.90~1.30、Si≤0.40、Mn≤0.46、Ni 1.80~2.20。
(4)臨界點溫度(近似值)Ac1=737℃,Ac3=822℃,Arl=650℃,Ms=180℃。
(5)熱加工規(guī)范 入爐溫度≤800℃,加熱溫度1160~1200℃,始鍛溫度1140~1160℃,終鍛溫度≥950℃,鍛造后要求進行砂冷≤150℃。
(6)退火規(guī)范 加熱溫度810℃±10℃,時間2~3h,爐冷到溫度660℃±10℃,時間4~6h,再緩冷至溫度≤600℃,出爐空冷,鋼的硬度為241~270HBS。
(7)CG2鋼典型應(yīng)用舉例
工藝
在模具生產(chǎn)成本中,材料費用一般占10%~20%,而機械加工、熱處理、裝配和管理費用占80%以上,所以模具材料的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。
1. 可加工性
(1)熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;
(2)冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此必須嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù),以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質(zhì)的含量,改善鋼的組織狀態(tài),以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產(chǎn)成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履>咪撝刑嫉氖脑兀l(fā)展了各種易切削模具鋼,以進一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
2. 淬透性和淬硬性 淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火前的原始組織狀態(tài);淬硬性則主要取決于鋼中的含碳量。對于大部分的冷作模具鋼,淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對于熱作模具鋼和塑料模具鋼,一般模具尺寸較大,尤其是制造大型模具,其淬透性更為重要。另外,對于形狀復(fù)雜容易產(chǎn)生熱處理變形的各種模具,為了減少淬火變形,往往盡可能采用冷卻能力較弱的淬火介質(zhì),如空冷、油冷或鹽浴冷卻,為了得到要求的硬度和淬硬層深度,就需要采用淬透性較好的模具鋼。
3. 淬火溫度和熱處理變形
為了便于生產(chǎn),要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當模具采用火焰加熱局部淬火時,由于難于準確地測量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時,尤其是在淬火過程中,要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為保證模具質(zhì)量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對于形狀復(fù)雜的精密模具,淬火后難以修整,對于熱處理變形程度的要求更為苛刻,應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。
4. 氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過程中,如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象,就會使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低;因此,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對于含鉬量較高的模具鋼,由于氧化、脫碳敏感性強,需采用特種熱處理,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
5.其他因素
在選擇模具鋼時,除了必須考慮使用性能和工藝性能之外,還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價格。模具鋼一般用量不大,為了便于備料,應(yīng)盡可能地考慮鋼的通用性,盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼,以便于采購、備料和材料管理。另外還必須從經(jīng)濟上進行綜合分析,考慮模具的制造費用、工件的生產(chǎn)批量和分攤到每一個工件上的模具費用。從技術(shù)、經(jīng)濟方面**分析,以*終選定合理的模具材料。












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