模具是機械、電子、汽車、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備。冷作模具主要用于金屬或非金屬材料的冷成形，包括冷沖壓、冷擠壓和冷鐓等。這類模具工作載荷大、尺寸精度高、表面質(zhì)量要求高、加工批量大，多數(shù)為最終產(chǎn)品，因此要求其具有較高的耐磨性和韌性等。隨著加工技術(shù)、被加工材料及對模具需求的變化，原有的基本系列已經(jīng)不能滿足需要。未來提高冷作模具鋼的韌性并使鋼的耐磨性降低不是很多，國外一些模具鋼生產(chǎn)的主要企業(yè)，相繼開發(fā)了一系列的高韌性、高耐磨性兼?zhèn)涞睦渥髂＞咪?，如DC53、SLD-Magic以及ASSAB88等。這些冷作模具鋼的耐磨性能與Cr12型相近，但其韌性和抗彎強度等遠高于后者。
冷作模具鋼SDC55是開發(fā)出來的一種新型高強韌性冷作模具鋼。經(jīng)前期研究發(fā)現(xiàn)，SDC55具有優(yōu)良的強韌性配合，但由于冷作模具鋼的工作環(huán)境惡劣，又要求其具有良好的耐磨性能。因此，又研究了SDC55鋼與一些進口冷作模具鋼DC53、SLD以及ASSAB88等在抗彎性能和耐磨性能等方面的差異，旨在為合理設(shè)計冷作模具鋼的化學成分提供一定的參考。
SDC55實驗材料制備工藝為：中頻感應(yīng)爐熔煉→電渣重熔→退火→鍛造→退火，它與對比實驗鋼的化學成分見表1。SDC55的熱處理工藝為：930℃奧氏體化后油淬，再180℃回火兩次，每次回火2h。SLD-Magic、DC53以及ASSAB88的熱處理工藝為：1030℃奧氏體化后油淬，再200℃回火兩次，每次2h。經(jīng)過熱處理后，分別測試各實驗鋼的硬度?？箯澢鷮嶒灢捎萌c彎曲法、壓頭直徑20mm，跨距80mm，加載速度5mm/min，刀刃半徑為10mm。利用MM-200磨損實驗機室溫干磨，磨損載荷5kg，磨損時間2h，試樣尺寸為3mm×7mm×10mm，其中對平面3mm×10mm面保持拋光態(tài)。對磨材料為高速鋼，其硬度為63HRC，粗糙度Ra為0.2左右。使用超景深三維顯微系統(tǒng)VHX-600對磨損后的磨痕進行研究。實驗結(jié)果見表2。
表1 實驗用冷作模具鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
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C |
Mn |
Si |
Ni |
Cr |
Mo |
Cu |
V |
W |
Al |
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SLD-Magic |
1.0 |
0.46 |
1.07 |
0.43 |
8.2 |
0.9 |
0.37 |
- |
0.35 |
0.35 |
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DC53 |
0.96 |
0.3 |
0.96 |
- |
8.0 |
2.2 |
- |
0.2 |
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ASSAB88 |
0.93 |
0.5 |
0.9 |
- |
7.7 |
2.5 |
- |
0.53 |
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SDC55 |
0.73 |
0.8 |
0.69 |
0.37 |
2.35 |
0.5 |
- |
0.46 |
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表2 SDC55與國外進口鋼在推薦熱處理工藝下的抗彎曲性能比較
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抗彎強度/MPa |
最大彎曲力/kN |
撓度/mm |
硬度/HRC |
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SDC55 |
3150 |
4923 |
15.3 |
62 |
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SLD-Magic |
2430 |
3890 |
3.9 |
61 |
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DC53 |
2210 |
3450 |
3.4 |
62 |
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ASSAB88 |
2270 |
3550 |
3.5 |
61.5 |
通過對比研究發(fā)現(xiàn)，新型冷作模具鋼SDC55與進口冷作模具鋼DC53、SLD和ASSAB88相比其抗彎曲性能最好，耐磨損性能也較SLD鋼好。這是由于SDC55的成分中合理地控制了C和Cr含量，并且含有一定的Si和Ni強韌化基體，少量的Mo和V形成細小彌散的碳化物，提高材料強韌性的同時并使材料具有一定的耐磨性能。（心遠）
