冷作模具鋼主要用于制造在冷態(tài)（室溫）下工作的模具，如冷沖壓模具、冷拉伸模具、冷鐓模具、冷擠壓模具、壓印模具和螺紋滾絲模等等。典型牌號(hào)是高碳高鉻型冷作模具鋼Cr12、Cr12MoV；高速鋼W6Mo5Cr4V2及粉末冶金高溫合金等。
由于Cr12MoV鋼中的碳偏析存在較多的大塊網(wǎng)狀碳化物，使模具在使用過(guò)程中經(jīng)常因韌性不足而出現(xiàn)崩刃、脆裂導(dǎo)致失效。因此，如何改善韌性是提高冷作模具壽命的重要課題之一。
1、  冷作模具鋼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是提高產(chǎn)品質(zhì)量的龍頭，標(biāo)準(zhǔn)是供需雙方的技術(shù)部約定，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)沒有發(fā)育完善的今天，標(biāo)準(zhǔn)落后就生產(chǎn)不出先進(jìn)的產(chǎn)品。制訂的一個(gè)鋼廠能夠生產(chǎn)、客戶能夠放心接受的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是滿意的，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定項(xiàng)目的檢測(cè)，讓用戶買到滿意的材料是重要的。
以Cr12MoV為例，新制訂的GB/T24594-2009《優(yōu)質(zhì)合金模具鋼》中規(guī)定，對(duì)冷作模具鋼檢測(cè)項(xiàng)目除了化學(xué)成分、酸浸低倍、退火態(tài)硬度外；還增加了：①鋼的純凈度，A、B、C、D類非金屬夾雜物細(xì)系、粗系的檢測(cè)；②橫向沖擊試驗(yàn)，鋼材中心橫向沖擊與縱向沖擊之比應(yīng)達(dá)到0.6；③晶粒大小測(cè)試，確保晶粒度細(xì)于7級(jí)；④共晶碳化物不均勻度，按GB/T14979-1994標(biāo)準(zhǔn)第四級(jí)別圖評(píng)定，心部組織往往存在粗大的共晶碳化物和成分偏析，嚴(yán)重影響模具的沖擊韌度；⑤超聲波探傷，確保鋼材內(nèi)部無(wú)不可接受的明顯缺陷。
GB/T24594-2009《優(yōu)質(zhì)合金模具鋼》中典型的冷作模具鋼牌號(hào)化學(xué)成分，見表1；主要特點(diǎn)及用途，見表2。
表1                 典型的冷作模具鋼牌號(hào)化學(xué)成分

牌號(hào)	化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%
	C	Si	Mn	Cr	Mo	Ni	Cu	W	V
Cr12MoV1	1.40-1.60	≤0.60	≤0.60	11.00-13.00	0.70-1.20	≤0.25	≤0.25	/	0.50-1.10
Cr12MoV	1.45-1.70	≤0.40	≤0.40	11.00-12.50	0.40-0.60	≤0.25	≤0.25	/	0.15-0.30
Cr12	2.00-2.30	≤0.40	≤0.40	11.50-13.00	/	≤0.25	≤0.25	/	/
9Cr06WMn	0.85-0.95	≤0.40	0.90-1.20	0.50-0.80	/	≤0.25	≤0.25	0.50-0.80	/
CrWMn	0.90-1.05	≤0.40	0.80-1.10	0.90-1.20	/	≤0.25	≤0.25	1.20-1.60	/

 
表2                    冷作模具鋼主要特點(diǎn)及用途

牌號(hào)	主要特點(diǎn)及用途
Cr12MoV1	該鋼種相當(dāng)于ASTM A681-1994的D2鋼，是國(guó)際上較廣泛采用的高碳高鉻冷作模具鋼，屬于萊氏體鋼。具有高的淬透性、淬硬性和高的耐磨性，高溫抗氧化性能好，淬火和拋光后抗銹蝕能力好，熱處理變形小
Cr12MoV	該鋼種具有高淬透性，可用來(lái)制造截面較大，形狀復(fù)雜，經(jīng)受較大沖擊負(fù)荷的各種冷作模具
Cr12	該鋼種相當(dāng)于ASTM A681-1994的D3鋼，該鋼具有良好的耐磨性，多用于制造受沖擊負(fù)荷較小的要求較高耐磨性的冷沖模及沖頭，冷剪切刀、鉆套、量規(guī)、拉絲模等
9Cr06WMn	該鋼種具有一定的淬火透性和耐磨性，淬火變形較小，談化物分布均勻且顆粒細(xì)小，通常用于制造截面不大而變形復(fù)雜的冷沖模
CrWMn	該鋼種具有高的淬透性，可用來(lái)制造在工做時(shí)切削刃口不劇烈變熱的工具和淬火時(shí)要求不變形的量具和刃具

2、  新技術(shù)提高冷作模具鋼的質(zhì)量
 對(duì)模具鋼來(lái)言，提高其純凈度已經(jīng)成為提高模具性能和壽命的重要手段。提高冷作模具鋼材的純凈度主要是控制鋼中有害元素的含量，通過(guò)降低P、S含量可明顯提高材料的沖擊韌度和抗疲勞性能，改善材料的等向性能；H、N、O對(duì)鋼材的性能也有諸多有害的影響，降低這些元素的含量對(duì)改善和提高鋼材性能是非常有利的。目前往往采用真空精煉、電渣重溶、乃至保護(hù)氣氛重溶、真空自耗等先進(jìn)的冶煉工藝來(lái)提高模具鋼的冶煉質(zhì)量，各種精煉技術(shù)的運(yùn)用提高了鋼的純凈度，極大地降低鋼中的夾雜物和偏析，并改善夾雜物的形態(tài)。
為了提升模具鋼的質(zhì)量除了追求高的純凈度外，更需要微觀組織的均勻細(xì)小，特別是對(duì)冷作模具鋼中碳化物的有效控制。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，一些新的工藝技術(shù)部被采用，比如為了改善Cr12MoV鋼偏析減少一次碳化物，廣泛采用高溫?cái)U(kuò)散退火的方法。該方法的應(yīng)用同時(shí)也使二次碳化物成球形分布在鐵素體的基體上，所有這些提高了Cr12MoV鋼的橫向沖擊韌度。為了提高Cr12MoV鋼的等向性能則采用等向鍛造工藝，通過(guò)等向鍛造的冷作模具鋼橫向的塑性和韌性均得到很大提高，等向性能提高明顯。
3、  冷作模具鋼的發(fā)展空間
冷作模具鋼因高碳高鉻導(dǎo)致鋼中共晶碳化物偏析嚴(yán)重，而通過(guò)軋制和鍛造對(duì)共晶碳化物的改善是有限的，因此冷作模具鋼應(yīng)向高韌性方向發(fā)展。日本大同特殊鋼開發(fā)的高韌性冷作模具鋼DC53（0.8%c，8%Cr，2%Mo，1%V）是典型鋼種。此后，國(guó)內(nèi)外軍開發(fā)了類似DC53的高韌性冷作模具鋼。寶鋼集團(tuán)與上海大學(xué)共同開發(fā)出了SDC90冷作模具鋼，其成分設(shè)計(jì)是在Cr12MoV鋼化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低碳、鉻含量，以改善碳化物偏析，同時(shí)提高鉬、釩含量，以細(xì)化晶粒，增加二次硬化能力。制造冷沖模的使用壽命比Cr12MoV鋼的更長(zhǎng)。
冷作模具鋼的另一個(gè)發(fā)展方向是不改變材質(zhì)的化學(xué)成分，而改變加工方法，采用粉末冶金技術(shù)獲得組織性能非常均勻的高碳高鉻型冷作模具鋼。目前國(guó)內(nèi)在這方面還少有研究開發(fā)，主要依賴進(jìn)口。寶鋼研究院正在對(duì)高碳高鉻型冷作模具鋼噴射冶金成形技術(shù)進(jìn)行研究，但目前該項(xiàng)技術(shù)還有許多技術(shù)部難點(diǎn)（如材質(zhì)的致密度、規(guī)格等）需要克服。
4、  冷作模具鋼的熱處理技術(shù)發(fā)展
4．1高溫淬火工藝
隨淬火溫度提高，Cr12MoV鋼的熱強(qiáng)性、斷裂韌性和疲勞抗力有明顯的增強(qiáng)?；谶@種原因，人們發(fā)展了高溫淬火工藝。用高溫淬火高溫回火代替普通球化退火，然后再進(jìn)行普通的淬火和回火，這種工藝既是雙重淬火工藝，又能在幾乎不降低沖擊韌性的前提下得到大的斷裂韌性，硬度也高于普通熱處理。
4．2強(qiáng)烈淬火技術(shù)
雖然強(qiáng)烈淬火技術(shù)的冷卻速度極大，但可避免開裂，減少變形，顯著提高鋼的力學(xué)性能，延長(zhǎng)模具使用壽命，而且在許多情況下，強(qiáng)烈淬火技術(shù)還有節(jié)能、高效、環(huán)保等效果，是一種前景廣泛的熱處理技術(shù)。
4．3深冷處理
深冷處理是常規(guī)熱處理的延伸，是以液氮為制冷劑在低于零下130℃的溫度對(duì)鋼材進(jìn)行處理的方法。該方法能夠改變鋼材的力學(xué)性能，可在不降低鋼材強(qiáng)度及硬度的情況下，顯著提高鋼材的韌性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外已對(duì)深冷處理進(jìn)行了廣泛的研究，并在冷作模具上不斷得到應(yīng)用，處理過(guò)的冷作模具使用壽命得到明顯提高，但在工藝的穩(wěn)定性和對(duì)某些冷作模具鋼的作用機(jī)理方面的研究還不夠深入，阻礙了深冷處理在冷作模具上的廣泛應(yīng)用。
5、  冷作模具鋼的表面強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)展
5．1表面滲氮
目前對(duì)滲氮的研究主要集中在等離子滲氮上，氣體滲氮、鹽浴滲氮等傳統(tǒng)工藝盡管在工業(yè)上已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用，但是由于這些傳統(tǒng)工藝所用鋼材往往具有易爆炸性、有毒性，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)對(duì)工人及環(huán)境造成傷害，從而限制了這些傳統(tǒng)工藝的應(yīng)用。等離子滲氮就沒有氣體、鹽浴滲氮工藝的不利因素，而且可以避免復(fù)合層即白亮層的形成和控制擴(kuò)散層的質(zhì)量。
5．2激光表面處理
高能束表面處理強(qiáng)化技術(shù)的特點(diǎn)是加熱速度快、模具變形小，不需冷卻介質(zhì)，可控性好，偏于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，在高能束表面強(qiáng)化技術(shù)中尤以激光表面改性的研究應(yīng)用較多。目前對(duì)激光表面處理的研究主要是利用這種技術(shù)的可控性好，對(duì)基體影響小的特性，結(jié)合其它技術(shù)部進(jìn)行某些新工藝的開發(fā)研究，比如利用激光表面處理技術(shù)進(jìn)行攻能梯度鋼材的設(shè)計(jì)并應(yīng)用在冷作模具上，從而提高模具的性能；還有把激光表面處理技術(shù)與仿生學(xué)相結(jié)合，在鋼材的表面進(jìn)行激光仿耦合設(shè)計(jì)，從而提高鋼材的表面性能。
除此之外，對(duì)激光表面處理進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬也是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。對(duì)這方面的研究，一方面是基于實(shí)際的激光表面處理，由于涉及的參數(shù)很多，因此需要確定一個(gè)優(yōu)的工藝，這需要一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)幫助預(yù)測(cè)優(yōu)的工藝參數(shù)；另一個(gè)方面運(yùn)用數(shù)學(xué)模型可以使人們對(duì)終結(jié)果的相互影響有更好的理解。
5．3表面氣相沉積強(qiáng)化
氣相沉積分為化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）。這方面的研究主要是在冷作模具表面形成一層陶瓷涂層，但是應(yīng)用陶瓷涂層的大問(wèn)題在于陶瓷涂層在熱膨脹性能上與模具鋼的基體不匹配，這會(huì)造成涂層的早期開裂失效。在陶瓷涂覆前進(jìn)行等離子滲氮是乭高陶瓷涂層與基體結(jié)合力的有效方法，對(duì)提高冷作模具壽星的效果顯著，得到廣泛研究。鑒于各種陶瓷涂層，無(wú)論是單層還是多層或與滲氮復(fù)和，都不可避免造成與基體熱膨脹性能的差異，所以對(duì)模具抗熱疲勞性能的影響是無(wú)法避免的。因此，有人提出設(shè)計(jì)出一種復(fù)合涂層系統(tǒng)，復(fù)合涂層系統(tǒng)除了使冷作模具表面具有耐磨損、抗壓等功能外，該涂層系統(tǒng)大的特點(diǎn)是減少熱量向模具的傳遞，減緩模具的溫度變化，以提高冷作模具鋼的抗疲勞性能。
總之，緊固件行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)冷作模具鋼的性能提出了越來(lái)越高的要求，原有的冷作模具鋼與熱處理技術(shù)無(wú)法滿足現(xiàn)代緊固件業(yè)的需求。為適應(yīng)緊固件業(yè)的發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前冷作模具鋼在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，加強(qiáng)此方面的研究很有必要。
 
參考文獻(xiàn)
[1] 寶山鋼鐵股份有限公司，冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等.GB/T 24594—2009.優(yōu)質(zhì)合金模具鋼[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.
[2] 樊東黎.強(qiáng)烈淬火---一種新的強(qiáng)化鋼的熱處理方法〔J〕.熱處理，2005（4）：1-3.
[3] 張先鳴.冷作模具鋼的技術(shù)發(fā)展和熱處理工藝〔J〕.緊固件，2009（17）：99-107.
[4] 唐明華，劉先蘭. 模具鋼深冷處理的應(yīng)用研究[J].機(jī)床與液壓，2003（5）：2-5
[5] 趙昌盛.模具材料及熱處理手冊(cè)〔M〕.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
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