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典型冷作模具的选材及热处理 冷作模具的失效 镦锻模、挤压模主要用于螺栓、螺母、异型件的制造。它用于金属体积成形。成形模具所受的载荷轻 重根据工作形状、尺寸、变形量以及变形材料的力学性能的不同而不同。 在生产中由于变形金属在模具型腔中剧烈流动产生严重摩擦，致使模具表面温度瞬时达到 400℃，要 求这类模具型腔能承受较大压力、张力和摩擦力，不开裂，不变形，不磨损。 对于冲裁模，它要求刃口在板料冲裁(锥垫、带齿垫片等)过程中保持锋利与完整，不崩刃、不变形、 耐磨损，冲头尤其具有高的强韧性和耐磨性。 (1) 断裂失效 模具在使用中突然出现大裂纹或发生破损而失效。如冲裁模崩刃，冷挤压模和冷镦模的 冲头断裂，凹模破裂。在冷镦模、冷挤压模工作时，由于成形力大，在金属变形过程中模具表面的瞬时温 度很高，造成温度循环，也加速疲劳裂纹产生。 (2) 变形失效 如凸模镦粗、弯曲、凹模型腔下沉塌陷、棱角堆塌、模孔胀大等。 (3) 磨损失效 如厚板冲裁模刃口、冷镦冷挤模型腔尺寸超差。 材料选择及热处理 选择模具材料首先要了解模具钢的材质成分、性能，模具的使用条件以及模具失效形式，针对性地选 材。 1、冲裁模 冲裁模刃口承受的剪切力大，摩擦发热严重，易磨损。凸模易产生崩刃、折断等。对于批量较大的厚 板冲裁模可选用 W18Cr4V 钢 W6Mo5Cr4V2 钢制作凸模，用 Cr12MoV 钢制作凹模，这类钢耐磨性抗压 强度较好，基本能满足使用要求，但韧性较低、碳化物分布不均匀，使模具易断裂及崩刃，模具寿命也不 理想。目前，紧固件企业多数使用了基体钢( LD 、 65Nb 等)，低合金高强度钢( GD )，降碳高速钢 (6W6Mo5Cr4V)，火焰淬火钢(7CrSiMnMoN)等。 基体钢由于有较高的强韧性，克服了 Cr12MoV 钢脆断倾向，使冲裁模寿命显著提高。 表1 新旧模具材料寿命对照表 钢号 被加工材料 模具硬度/ HRC 平均寿命/件 寿命提高(倍) Cr12MoV Q235 t= 2.1 ～ 2.4mm 58 ～ 62 14000 ～ 16000 ―― 65Nb 57 ～ 59 35000 ～ 70000 2.5 ～ 4.3 CD 65Mn t= 1.8 ～ 2.1mm 58 ～ 60 47000 ～ 88000 3.3 ～ 5.5 LD 10#钢 t= 2.6 ～ 3.5mm 58 ～ 62 22000 ～ 46000 1.5 ～ 2.8 2、冷镦模 冷镦模工作时，凸模必须承受强烈的冲击力，其最大压应力可达到 2500N/mm2， 一般低合金工具钢 是不能承受的，必须采用高强韧性合金工具钢和硬质合金制造。 对于冷镦六角螺栓，六角螺母冷作模具，应采用高强韧、高耐磨性模具钢 65Nb ，LD ，GM ，LM ， 6W6Mo5Cr4V 钢。这类钢强韧很高，耐磨性稍次。如在冷镦模表面实施强化处理，如 PVD 物理气相氮化 钛涂层，气体氮碳共渗、液体氮碳共渗、硼――碳复合渗等，就可明显提高冷作模具耐磨性。 硬质合金是用粉末冶金方法制造的复合材料，其硬度很高、耐磨性好，用于制作冷镦模具，其使用寿 命可提高数倍和数百倍。如六角螺栓冷镦模芯、缩径模套寿命可达 20 万～ 50 万件，但其较脆，韧性较 差，且不能进行车、铣，只宜磨削加工。 常用牌号 YG20 、 YG15 。 表2 硬质合金的化学成分 牌号 组成(%) 性能 WC CO 硬度 HRC 抗弯强度/ Mpa 抗压强度/ Mpa YG15 85 15 86~88 1800 ～ 2200 3900 YG20 80 20 83~86 2000 ～ 2600 3400 YG25 75 25 82 ～ 84 1800 ～ 2700 3200 表3 钢结硬质合金性能比较 合金牌号 硬质相种类 硬度 HRC 抗弯强度 /MPa 冲击韧度 KJ/m2 加工态 使用态 DT WC 32 ～ 36 62 ～ 64 2450 ～ 3530 147 ～ 196 TLMW50 WC 35 ～ 42 66 ～ 68 1960 ～ 2050 78 ～ 98 GT35 TiC 39 ～ 46 67 ～ 69 1370 ～