高合金模具鋼有含高鉻和中鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼等。此類鋼含有較多的合金元素,具有淬透性好、耐磨性高及淬火變形小等特點(diǎn),廣泛用作承受負(fù)荷大、生產(chǎn)批量大、耐磨性要求高及形狀復(fù)雜的模具。
關(guān)于高合金模具鋼的熱處理
(1)高碳高鉻鋼 此類鋼的成分特點(diǎn)是高鉻量、高碳量,是冷作模具鋼中應(yīng)用范圍最廣、數(shù)量最大的。代表性鋼號有Crl2、Crl2MoV、Crl2MolVl (D2)、Crl2W等。
該類鋼鍛后通常采用球化退火處理,退火后硬度為207~255HB。常用的淬火工藝為:1)較低溫度淬火 將Crl2鋼加熱到960~980℃,油冷,淬火后硬度為62HRC以上。對Crl2MoV鋼,淬火溫度為1020~1050℃,油冷,淬火后硬度為62HRC以上。采用此種方法可使鋼獲得高硬度、高耐磨性和高精度尺寸,用于制作冷沖壓模具。
(2)較高溫度淬火及多次高溫回火 對Crl2鋼,加熱到1050~1100℃,油冷,淬火后硬度為42~50HRC。對Crl2MoV鋼,淬火溫度為1100~1150℃,油冷,淬火后硬度為42~50HRC。較高溫度淬火加上多次高溫回火,可以使鋼獲得高紅硬性和耐磨性,用于制作高溫下工作的模具。
Crl2型鋼淬火后應(yīng)及時(shí)回火,回火溫度可以根據(jù)要求的硬度而定。對于要求高硬度的冷沖壓模具,回火溫度在150~170℃之間,回火后硬度在60HRC以上。對要求較高強(qiáng)度、硬度和一定韌性的冷沖壓模具,回火溫度取250~270℃,回火后硬度為58~60HRC。對于要求高沖擊韌性和一定硬度的冷沖壓模具,回火溫度可以提高到450℃左右,回火后硬度為55~58HRC, Crl2型鋼要避開275~375℃的回火脆性區(qū)。
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(2)高碳中鉻鋼 主要有Cr6WV鋼、Cr4W2MoV鋼、Cr6MolV鋼。
(3)高速鋼 銅或鋁零件冷擠壓時(shí),模具受力不太劇烈,一般可以采用Crl2型模具鋼。但黑色金屬冷擠壓時(shí),受力劇烈,工作條件十分惡劣,對模具提出了更高的要求。因此需要采用更高級的模具鋼,如高速鋼來制造模具。
高速鋼熱處理后具有高的硬度和抗壓強(qiáng)度、良好的耐磨性,能滿足較為苛刻的冷擠壓條件。常用的冷擠壓高速鋼有W6 Mo5 Cr4 V2鋼、Wl8Cr4V鋼、6W6Mo5Cr4V鋼。Wl8Cr4V鋼具有良好的紅硬性,在600℃時(shí)仍具有較高的硬度和較好的韌性,但其碳化物較粗大,強(qiáng)度和韌性隨尺寸增大而下降。W6Mo5Cr4V2鋼具有良好的紅硬性和韌性,淬火后表面硬度可以達(dá)到 ** ~66HRC,是一種含Mo低W的高速鋼,其碳化物顆粒較為細(xì)小,分布較均勻,強(qiáng)度和韌性較Wl8Cr4V鋼為好。
大多數(shù)高速鋼制作的冷擠壓(包括冷鐓)模具,可以采用略低于高速鋼刀具淬火溫度的溫度進(jìn)行淬火,如Wl8Cr4V鋼采用1240~1250℃,W6 Mo5 Cr4 V2鋼采用1180~1200℃,然后在560℃進(jìn)行三次回火。對于一些細(xì)長或薄壁的模具,要求有很高的韌性,則可以進(jìn)一步降低淬火溫度,以提高其使用壽命。但低溫淬火后,高速鋼抗壓強(qiáng)度降低,不能用于高負(fù)荷模具,也會使耐磨性降低。常用冷擠壓高速鋼經(jīng)過淬火和不同溫度回火熱處理后的硬度和沖擊韌性。