高耐磨Cr12MoV微变形冷变形模具钢

高耐磨微变形冷变形模具钢以Cr12MoV型为代表，这是国内外最广泛采用的高性能冷变形模具钢。Cr12MoV是改进Cr12钢，碳含量过高，造成严重的大块状碳化物不均匀的缺点。Cr12Mov钢的特点是具有高的耐磨性、淬透性，是微变形冷冲裁模，冷镦模的主要材料目前一般工厂中仍广泛使用Cr12钢，改材料具有高的硬度，高耐磨性，高淬透性，尤其是热处理后变形微小，钳加工时锉削性能好，在用于冲裁成型模、拉伸模等模具上仍获得广泛使用。但Cr12材料得严重碳化物不均匀和形成大块状碳化物得分布，成为模具在使用中造成崩韧、开裂、折断过早失效得根源。根据作者的实践经验，如一些落料冲模具使用贝氏体和残奥加碳化物的混合组织，使用寿命将有明显提高。

高耐磨微变形冷变形模具钢的共同特点：高淬透性、微变形、高耐磨性、高热稳定性(Cr2Mn2SiWMoV钢除外)、高的抗压强度(仅次于高速钢)。

高耐磨微变形冷变形模具钢的应用：制造冷冲裁模、冷镦模、螺纹搓丝板的主要材料，其消耗量在冷作模具钢中居于首位。

典型钢种：Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr12Mo1V1（D2）、9Cr6W3Mo2V2(GM)。

㈠Cr12 系列钢

⒈特点：应用广泛，含有较高的C和Cr，少量的Mo和V，故在使用状态下具有高硬度和高耐磨性

⒉锻造工艺及实际操作：莱氏体钢，铸态时存在鱼骨状共晶碳化物，经轧制后仍残留明显的带状和网状碳化物受且严重偏析，对淬火变形、开裂、力学性能及模具寿命影响极大。因此必须进行锻造以改善碳化物的不均匀性，提高强韧性；同时在模具中形成合理的流线排列，促使各方向淬火变形趋势一致。该类钢属于高碳高合金钢，导热性差，塑性低，变形抗力大，锻造温度范围窄，组织缺陷严重，锻造性能差。合理的锻造工艺：预热温度750~850℃，加热1050~1100℃，始锻温度为1000~1050℃，终锻温度为850~900℃，锻后缓冷

⒊锻后退火：本组钢锻造后的硬度大约在550HBW左右，在室温下长期停留会发生开裂而报废。为消除内应力和便于以后的切削加工，必须及时进行退火。Crl2系钢退火时可采用普通退火，但最好采用等温退火，退火组织为S+合金碳化物。

⒋热处理工艺：

⑴淬火：淬火温度范围很宽，并可以在较大范围内改变Ms点的位置，从而改变奥氏体的含量。通常淬火温度为950~1050℃，奥氏体中溶入4~5%的Cr，钢的淬透性高；在1000~1075℃淬火，可以获得较好的力学性能

⑵回火：回火对Cr12型钢和力学性能有很大的影响，其回火后的硬度及残余奥氏体量与回火温度和淬火加热温度有关。①高温淬火(1130℃)后的回火，在约520℃出现二次硬化峰，可获得较高的硬度及抗压强度，但韧性太差。②低温淬火后进行低温回火，可获得高的硬度及较高的韧性，但抗压强度较低。

Cr12MoV三种热处理工艺比较：

⑴低淬低回工艺：淬火加热温度950~1000℃，回火温度200℃，可获得高的硬度和韧性，但抗压强度较低

⑵中淬中回工艺：淬火加热温度1030℃，回火温度400℃，可获得最好的强韧性，较高的断裂抗力

⑶高淬高回工艺：淬火加热温度1080~1100℃，回火温度500~520℃，可获得良好的热硬性，其耐磨性、硬度也较高，但抗压强度和断裂韧度较低。故在生产中要采用何种工艺，应根据具体情况而定

⒌应用范围  Crl2型钢是冷作模具钢中应用范围最广、数量最大的冷作模具钢，广泛用来制造形状复杂的重载冷作模具，台切边模、落料模、拉丝模等，但由于Crl2型钢中有大块共晶碳化物及较严重的网状碳化物，钢的脆性倾向大，因而限制了其应用范围。

Cr12Mo1V1钢(简称D2)是仿美 国ASTM标准中的D2钢而引进的新钢号，D2钢与Cr12MoV钢力学性能对比：由于钢中Mo、V含量增加，改善了钢的铸造组织，细化了晶粒，改善了碳化物形貌，因而D2钢的强韧性(抗弯强度、挠度、冲击韧度等)较Crl2MoV钢高，耐磨性也有所增加。

D2钢的应用：D2钢综合性能优于Crl2MoV，模具寿命较Crl2MoV钢模具寿命有所提高，但锻造性能、热塑成型性稍差，用于制造大型复杂的冷作模具，如冷剪切刀、切边模、滚边模等。

GM钢：

㈡9Cr6W3Mo2V2(GaoMo,GM)高耐磨钢

⑴对冲裁及冷挤压成形模，国内仍广泛使用Crl2型工具钢，使用中不仅强韧性差，耐磨性也较差。为提高耐磨性有时用高速钢，但因其韧性较低常发生断裂及崩刃。

⑵高硬度冷作模具钢9Cr6W3Mo2V2(GM钢)是莱氏体钢，含有多种碳化物形成元素，晶粒细小，碳化物弥散均匀分布，具有最佳的强韧性和耐磨性配合同时兼有良好的冷、热加工性。

GM工艺性能：①锻造工艺：加热温度1100-1150oC，始锻温度1100oC，终锻温度850-900oC。锻前加热要缓慢进行，充分热透锤击时严格按“轻、重、轻”法操作，并严格控制变形量，不允许冷锤锻造，锻后缓冷并及时退火。②退火：模具毛坯则采用等温球化退火工艺。通常要求尽可能降低硬度，但也要考虑生产效率。③淬火及回火：淬火温度1080~1120oC，硬度64-66HRC。回火温度540~560oC，回火两次。钢淬火及回火温度对GM钢奥氏体晶粒度、残余奥氏体量的影响：

①GM钢在较宽的奥氏体化温度范围内仍保持较细的晶粒，末溶碳化物量少且尺寸细小，分布均匀。

②GM钢淬火、回火后的残余奥氏体明显少于Crl2MoV钢。

③钢的二次硬化能力和回火稳定性显著高于Cr12MoV钢，而且硬化峰值在较宽的回火温度范围内出现。

力学性能：由于合金元素与碳的配比适当，具有高的二次硬化能力，1120~1140oC淬火，540oC二次回火后，硬度可达64~66HRC，保证了优异的耐磨性能。如采用1070oC淬火，150oC二次回火低淬低回工艺，GM钢的硬度有所下降，约62~63HRC，但钢的强韧性和耐磨性进一步提高。应用：用于高速冲床的多工位级进模等精密模具、高强度螺栓滚丝轮、切边模、拉深模等模具寿命成倍提高，是较理想的精密、耐磨冷作模具钢。在标准件、电器仪表和电机行业都有广泛应用。