衝壓模具材料有哪些？模具材料選用原則一定要牢記！
2021-05-18專題報導 來源出處：衝壓之家
衝壓模具材料的選用原則
在衝壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。
製造模具的材料，要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當的韌性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時不易開裂等性能。
我們先來了解一下衝壓模具材料的種類
製造衝壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前製造衝壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。
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具種類 |
工作條件 |
對模具材料的性能要求 常用材料 |
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冷沖模 |
沖裁模 |
主要用於各種板料的沖切成型，其刃口在工作過程中受到強烈的磨擦和衝擊。 |
具有較高的耐磨性、衝擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。 |
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Cr12mov、Cr12、SKD11、T10A、W18Cr4V、6-5-4-2 |
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擠壓模 |
主要用於變形成型，工作時沖頭承受巨大的壓力，凹模則承受巨大的張力;由於金屬在型腔中劇烈流動，使沖頭和凹模工作面受到強烈地摩擦，並使模具表面溫度上升200——300℃。 |
具有較高的變形抗力、耐磨性及斷裂抗力，此外還應具有高的回火穩定性。 |
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H13、3Cr2W8V、40Cr、38CrMoAl、5CrNiMo |
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拉伸模 |
主要用於具有一定塑性板料的拉深成型，工作應力不大，但凹模入口處承受強烈摩擦。 |
具有高的硬度及耐磨性，工作表面粗糙度較低 |
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Cr12MoV、Cr12、D2、6-5-4-2、PeCu |
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彎曲模 |
主要用於具有一定塑性金屬材料的彎曲成型，作用於模具的負荷不很大，但有一定摩擦。 |
具有高的耐磨性和斷裂能力。 |
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Cr12MoV、D2、T10A、S45C |
a.碳素工具鋼
在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。
b.低合金工具鋼
低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用於製造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。
c. 高碳高鉻工具鋼
常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2），它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次於高速鋼。但碳化物偏析嚴重，必須進行反覆鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。
d. 高碳中鉻工具鋼
用於模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩定性。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。
e. 高速鋼
高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分布 。
f. 基體鋼
在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優於高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。
g. 硬質合金和鋼結硬質合金
硬質合金的硬度和耐磨性高於其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質合金是鎢鈷類，對衝擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質合金。對衝擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質合金。
鋼結硬質合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、 鉬 、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質相 ，用粉末冶金方法燒結而成。鋼結硬質合金的基體是鋼，克服了硬質合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結硬質合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低於硬質合金，但仍高於其它鋼種，經淬火、回火後硬度可達 68 ~ 73HRC。
h.新材料
衝壓模具使用的材料屬於冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發展趨勢是在高合金鋼D2（相當於我國Cr12MoV）性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動化、大批量生產而開發的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，等。
合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關鍵。對用途不同的模具，應根據其工作狀態、受力條件及被加工材料的性能、生產批量及生產率等因素綜合考慮，並對上述要求的各項性能有所側重，然後作出對鋼種及熱處理工藝的相應選擇。
1. 生產批量
當衝壓件的生產批量很大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。對於模具的其它工藝結構部分和輔助結構部分的零件材料，也要相應地提高。在批量不大時，應適當放寬對材料性能的要求，以降低成本。
2. 被衝壓材料的，性能、模具零件的使用條件
當被衝壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不鏽鋼時，可採用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多採用低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火後其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數很大的壓床上工作時，由於它的耐衝擊性好反而成為優點。對於固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還可以採用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。對於凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。
3. 材料性能
應考慮材料的冷熱加工性能和工廠現有條件。
4. 降低生產成本
注意採用微變形模具鋼，以減少機加工費用。
5. 開發專用模具鋼
對特殊要求的模具，應開發應用具有專門性能的模具鋼。
6. 考慮我國模具的生產和使用情況
選擇模具材料要根據模具零件的使用條件來決定，做到在滿足主要條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。
來源：模具達人
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