六十年代以來,在國(guó)家有關(guān)部委的支持下,中國(guó)科技工作者結(jié)合國(guó)情,開發(fā)出不少新模具鋼,其中一些使用性能優(yōu)異、工藝性能也比較好的新鋼種受到模具制造和使用單位的歡迎。在此期間也引進(jìn)了一些國(guó)外通用的鋼號(hào),其中有些鋼號(hào)通過生產(chǎn)試用,取得良好的效果[1]。對(duì)一些使用效果較好的冷作模具鋼和熱作模具鋼,有關(guān)部門還分別組織了性能對(duì)比試驗(yàn)研究,提出了選擇和應(yīng)用的建[2,3]議。為滿足高耐磨、長(zhǎng)壽命模具的需要,五十年代末,我國(guó)硬質(zhì)合金有了迅速的發(fā)展,同時(shí)也開發(fā)了多種鋼結(jié)硬質(zhì)合金,用做模具取得良好的效果。
本文分為冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金、模具熱處理、展望和建議六部份論述。
1冷作模具鋼
目前我國(guó)常用的冷作模具鋼仍是低合金工具鋼CrWMn和高碳高鉻工具鋼Cr12MoV及Cr12這些老的鋼號(hào)。CrWMn鋼有適當(dāng)?shù)拇阃感院湍湍バ?,熱處理變形小,但CrWMn鋼鍛后需較嚴(yán)格地控制冷速,并采用適當(dāng)?shù)臒崽幚?,使碳化物呈均勻?xì)小的粒狀,分布于基體上,否則易形成網(wǎng)狀碳化物,導(dǎo)致模具在使用中的崩刃和開裂。高碳高鉻工具鋼有高的耐磨性,但其碳化物偏析較嚴(yán)重,導(dǎo)致變形的方向性和強(qiáng)韌性的降低。通過反復(fù)鐓撥可在一定程度上改善其偏析程度。
1981年,我國(guó)引入國(guó)際通用的高碳高鉻工具鋼D2(Cr12Mo1V1)。和Cr12MoV鋼相比,D2鋼的碳化物偏析較之Cr12MoV略有改善,強(qiáng)度與韌性稍有提高,D2鋼制作的模具,其使用壽命亦有不同程度的提高[4]。高速鋼(主要是W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V)有更高的耐磨性和強(qiáng)度,常用于制作模具,但其韌性不能滿足復(fù)雜大型和受沖擊負(fù)荷大的模具的需要。
為了改善這類鋼的強(qiáng)韌性,我國(guó)開發(fā)了一些新的冷作模具鋼,如:
1.1低合金冷作模具鋼
這類鋼的主要特點(diǎn)是工藝性好,淬火溫度低,熱處理變形小,強(qiáng)韌性好,并具有適當(dāng)?shù)哪湍バ浴H鏕D(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV(簡(jiǎn)稱CH)、DS鋼等。GD鋼用于制作易崩刃、斷裂的冷沖模具有高的使用壽命[5]。CH鋼的成分與日本的SX105V鋼相同,是一種火焰淬火鋼,常用于制做汽車等生產(chǎn)線上用的模具零件,火焰淬火時(shí)加熱模具刃口切料面,硬化層下又有一個(gè)高韌性的基體做襯墊,從而使模具獲得較高的使用壽命[3[。DS鋼是一種沖擊冷作模具鋼,其沖擊韌性顯著優(yōu)于常用的高韌性刀片用工具鋼6CrW2Si[6]。
1.2基體鋼
基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體化學(xué)成分相同的鋼。美國(guó)、日本在七十年代初即研究過牌號(hào)為VascoMA、VascoMatrixI和MOD2的基體鋼,相當(dāng)于M2和M36高速鋼的基體,但未得到廣泛的使用。我國(guó)研制了一些基體鋼,如65Cr4W3Mo2VNb(簡(jiǎn)稱65Nb)、65W8Cr4VTi(簡(jiǎn)稱LM1)65Cr5Mo3W2VSiTi(簡(jiǎn)稱LM2)鋼等。這些基體鋼的主要特點(diǎn)是其含碳量稍高于基體的含碳量,以增加一次碳化物量和提高耐磨性,還加入少量的強(qiáng)碳化物形成元素鈮或鈦,以形成比較穩(wěn)定的碳化物,阻止淬火加熱時(shí)晶粒的長(zhǎng)大并改善鋼的工藝性能。這類基體鋼已較廣泛地用于制作冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等模具,特別適于難變形材料用的大型復(fù)雜模具,還可用做黑色金屬的溫?zé)釘D壓模具[7]。