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模具鋼分類

模具大致可分為冷作模具、熱作模具和塑料模具3類，用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應具有高的硬度、強度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。

由于這類用途不同，工作條件復雜，因此對模具用鋼的性能要求也不同。

冷作模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。

冷作模具有鋼，按其所制造具的工作條件，應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。

合金鋼分析儀分析用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼，碳質量分數在0.80％以上，鉻是這類鋼的重要合金元素，其質量分數通常不大于5％。但對于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，最高鉻質量分數可達13％，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質量分數也很高，最高可達2.0％~2.3％。

冷作模具鋼的碳含量較高，其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。

常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。

[應用場合]：冷作模具用于冷態下（工作溫度低于200～300℃）金屬的成形加工，如冷沖模、冷擠壓模、剪切模等。這類模具承受很大的壓力、強烈的摩擦和一定的沖擊，因此，要求具有高硬度、耐磨性和足夠的韌性。此外，形狀復雜、精密、大型的模具還要求具有較高的淬透性和小的熱處理變形。

[化學成分]：碳硫分析儀分析冷作模具鋼一般具有高的含碳量，wC=1.0％～2.0％，以獲得高硬度和高耐磨性。加入合金元素Cr、Mo、W、V等，以提高耐磨性、淬透性和耐回火性。

[常用冷作模具鋼]：Crl2型鋼包括Cr12、Cr12MoV等，這類鋼的淬透性及耐磨性好，熱處理變形小，常用于大型冷作模具。其中Crl2MoV鋼除耐磨性不及Cr12鋼外，強度、韌性都較好，應用最廣。尺寸較小的冷作模具可選用低合金冷作模具鋼CrWMn等，也可采用刃具鋼9SiCr或軸承鋼GCr15。

[熱處理]：Crl2型鋼屬于萊氏體鋼，加工前應進行反復鍛打并退火。Cr12型鋼的最終熱處理一般為淬火和回火，獲回火馬氏體、碳化物和殘余奧氏體組織，硬度為 60～64HRC。

熱作模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型，包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外，還要承受反復受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個截面具有一致的力學性能。對于壓鑄模用鋼，還應具有表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋，以及經受液態金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼，碳質量分數在0.30％ ~0.60％，屬于亞共析鋼，也有一部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。

[應用場合]：熱作模具用于熱態金屬的成形式加工，如熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等。熱作模具工作時受到比較高的沖擊載荷，同時模腔表面要與熾熱金屬接觸并發生摩擦，局部溫度可達500℃以上，并且還要不斷反復受熱與冷卻，常因熱疲勞而使模腔表面龜裂，故要求熱作模具鋼在高溫下具有較高的綜合力學性能及良好的耐熱疲勞性。此外，必須具有足夠的淬透性。

[化學成分]：熱作模具鋼為中碳成分，wC=0.3％～0.6％，以獲得綜合力學性能；合金分析儀分析合金元素有Cr、Mn、Ni、Mo、W、Si等，其中Cr、Mn、Ni主要作用是提高淬透性； W、Mo提高耐回火性并防止回火脆性； Cr、W、Mo、Si還提高鋼的耐熱疲勞性。  

[常用熱作模具鋼]：5CrMnMo和5CrNiMo是最常用的熱鍛模具鋼，其中5CrMnMo常用來制造中小型熱鍛模，5CrNiMo常用于制造大中型熱鍛模；對于受靜壓力作用的模具（如壓鑄模、擠壓模等），應選用3Cr2W8V或4Cr5W2VSi鋼。  

[熱處理]：熱鍛模坯料鍛造后需進行退火，以消除鍛造應力，降低硬度，利于切削加工；最終熱處理為淬火、高溫（或中溫）回火，回火后獲得均勻的回火索氏體或回火托氏體，硬度約為40HRC左右。

塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。此外，還要求具有良好的工藝性，如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩定等。一般情況下，注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼；熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。

[性能要求]：塑料模具所受的應力和磨損較小，主要失效形式為模具表面質量下降，因此應具備以下性能：①良好的加工性能，在較高預硬硬度（28～35HRC），便于進行切削加工或電火花加工，易于蝕刻各種圖案、文字和符號；②良好的拋光性，模具拋光后表面達到高鏡面度（一般Ra值為0.1～0.012μm）；③較高的硬度（熱處理后硬度應超過45~55HRC），良好的耐磨性，足夠的強度和韌性；④熱處理變形�。ūＷC精度）、良好的焊接性（便于進行模具焊補）等。