热作模具钢之5CrNiMo篇
模具钢对照表
模具钢对照表
以下是一些常见的模具钢及其特性：
1. 4Cr13：这是马氏体不锈钢，具有良好的硬度和耐腐蚀性，主要用于塑料模具。
2. 5CrNiMo：这种合金工具钢具有优良的韧性、耐磨性和淬透性，广泛用于制造铝、铜等有色金属的压铸模具。
3. 8Cr2MnWMoVS：这是一种高强度、高耐磨性的工具钢，适用于制造复杂、高精度的冷挤压模具。
4. Cr12：这是一种高碳高铬钢，具有高耐磨性、高强度和高韧性，适用于制造各种冷作模具。
5. S136：这是一种高级进口钢材，具有高镜面抛光性能，硬度一般为HB，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，硬度一般为HRC40-50。
6. P20或P20+Ni类钢材：这类钢材是预硬状态，主要用于小型、精密模具的型腔和型芯。
请注意，选择合适的模具钢需要根据具体的应用场景和需求来决定。
热作模具钢热处理及其硬度值
表热作模具用钢交货状态的硬度值和试样的淬火（回火）硬度值序号统一数字代号牌号退火交货状态的钢材硬度HBW试样淬火硬度淬火温度℃冷却剂洛氏硬度HRC6-1T223455CrMnMo197～241820～850油b 6-2T225055CrNiMo197～241830～860油b 6-3T235044CrNi4Mo≤285840～870油或空气b 6-4T235144Cr2NiMoV≤220910～960油b 6-5T235155CrNi2MoV≤255850～880油b 6-6T235355Cr2NiMoVSi≤255960～1010油b 6-7T422088Cr3207～255850～880油b 6-8T232744Cr5W2VSi≤2291030～1050油或空气b 6-9T232733Cr2W8V≤2551075～1125油b6-10T233524Cr5MoSiV a≤229790℃±15℃预热，1010℃（盐浴）或1020℃（炉控气氛）1020℃±6℃加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-11T233534Cr5MoSiV1a≤229790℃±15℃预热，1000℃（盐浴）或1010℃（炉控气氛）±6℃加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-12T233544Cr3Mo3SiV a≤229790℃±15℃预热，1010℃（盐浴）或1020℃（炉控气氛）1020℃±℃6加热，保温5min～15min油冷，550℃±6℃回火两次回火，每次2hb6-13T233555Cr4Mo3SiMnVAl≤2551090～1120空气b 6-14T233644CrMnSiMoV≤255870～930油b 6-15T233755Cr5WMoSi≤248990～1020油b 6-16T233244Cr5MoWVSi≤2351000～1030油或空气b 6-17T233233Cr3Mo3W2V≤2551060～1130油b 6-18T233255Cr4W5Mo2V≤2691100～1150油b 6-19T233144Cr5Mo2V≤2291000～1030油b 6-20T233133Cr3Mo3V≤2291010～1050油b 6-21T233144Cr5Mo3V≤2291000～1030油或空气b 6-22T233933Cr3Mo3VCo3≤2291000～1050油b 注：保温时间指试样达到加热温度后保持的时间。
热作模具钢
热作模具钢2、有较高的韧性和耐冷热疲劳性能。
3、在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性。
4、空淬热处理变形小，空淬时产生的氧化皮倾向小，而且可以抵抗熔融铝的冲蚀作用。
用途：1、适用于制造铝合金型材的热挤压模与芯棒。
2、模锻锤的锻模、锻造压力机模具、精锻机用模具锤块。
3、模腔升温低于600℃的铝、铜及其合金压铸模。
2、钢材断面在80mm以下时可以淬透。
3、钢的相变温度较高，抵抗冷热交变的耐热疲劳性良好。
4、韧性和塑性较差。
用途：1、可用于制造高温下高应力但不受冲击负荷的凹凸模。
2、可用于制造承受较大压应力、弯应力、拉应力的模具。
3、可用于制造高温下受力的热金属切刀用途：用于制造形状简单，厚度小于250毫米的小型锤锻模，各种热挤压模。
冷作模具钢特点：应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢；具有较好的淬透性和良好的耐磨性，淬火变形小；冲击韧性较差，易脆裂，容易形成不均匀的共晶碳化物。
用途：多用于制造耐磨性能高，受冲击负荷较小的冷作模、冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、拉丝板、拉延模以及螺纹滚模等模具。
加工材料不硬的刀具，高耐磨、长寿命的塑料模具。
的淬透性、强度和韧性，使钢的综合性能更好。
用途：用于制造要求高耐磨性的大型复杂冷作模具，如冷切剪刀、切边模、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、滚边模和要求高耐磨的冷冲模和冲头等。
用途：适用于精密冲剪冲压模，难加工的冷锻、深抽和挫牙用模及高速冲剪冲头，不锈钢板冲头。
塑料模具钢2、具有良好的镜面加工性能，模具表面粗糙度好。
3、在加工模具前已经预硬化处理，可直接使用，既保证模具的使用性能，又避免热处理引起模具的变形。
用途：适于制造大中型的和精密的塑料模具以及低熔点锡，锌，铅合金用的压铸模等。
.由于有Ni的作用,该钢较P20有更高的淬透性,强韧性和抗蚀性,可以使大截面尺寸的钢材在调质后具有较均匀的硬度分布,有很好的抛光性能和很低的表面粗糙度值.该钢制造模具时,一般先进行调制热处理,硬度为29~35HRC(即预硬化),然后加工成模具可直接使用,这既保证了大型和特大型模具的使用性能,又避免了热处理引起模具的变形.用途：要用在大型塑胶模具,模架上.如汽车保险杠,电视机外壳模具等. 适合要求高光整度的模具如生产硬胶(PS)及超不淬胶(ABS)等.制模，耐腐蚀性能良好；镜面抛光效果优异用途：适于制作超镜面塑胶精密模具耐腐蚀高硬度塑胶模具等。
冷作钢与热作刚成分区别
冷作钢与热作刚成分区别⼀、冷作模具钢 冷作模具钢包括制造冲截⽤的模具(落料冲孔模、修边模、冲头、剪⼑)、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等 1.冷作模具钢的⼯作条件及性能要求 冷作模具钢在⼯作时.由于被加⼯材料的变形抗⼒⽐较⼤，模具的⼯作部分承受很⼤的压⼒、弯曲⼒、冲击⼒及摩擦⼒。
因此，冷作模具的正常报废原因⼀般是磨损.也有因断裂、崩⼒和变形超差⽽提前失效的。
冷作模具钢与刃具钢相⽐.有许多共同点。
要求模具有⾼的硬度和耐磨性、⾼的抗弯强度和⾜够的韧性，以保证冲压过程的顺利进⾏、其不同之处在于模具形状及加I⼯艺复杂.⽽且摩擦⾯积⼤.磨损可能性⼤.所以修磨起来困难。
因此要求具有更⾼的耐磨化模具⼯作时承受冲压⼒⼤.⼜由于形状复杂易于产⽣应⼒集中，所以要求具有较⾼的韧性;模具尺⼨⼤、形状复杂.所以要求较⾼的淬透性、较⼩的变形及开裂倾向性。
总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等⽅⾯的要求要较刃具钢⾼⼀些.⽽在红硬性⽅⾯却要求较低或基本上没要求(因为是冷态成形)，所以也相应形成了⼀些适于做冷作模具⽤的钢种，例如，发展了⾼耐磨、微变形冷作模具⽤钢及⾼韧性冷作模具⽤钢等。
下⾯结合有关钢种选⽤进⼀步说明。
2.钢种选择 通常接冷作模具的使⽤条件，可以将钢种选择分为以下四种情况： (1)尺⼨⼩、形状简单、轻负荷的冷作模具。
例如.⼩冲头，剪落钢板的剪⼑等可选⽤T7A、T8A、T10A、T12A等碳素⼯具钢制造。
这类钢的优点是;可加⼯性好、价格便宜、来源容易。
但其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬⽕变形⼤。
因此，只适于制造⼀些尺⼨⼩、形状简单、轻负荷的⼯具以及要求硬化层不深并保持⾼韧性的冷像模等。
(2)尺⼨⼤、形状复杂、轻负荷的冷作模具。
常⽤的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合⾦刃具钢。
这些钢在油中的淬透直径⼤体上可达40mm以上。
其中9Mn2V钢是我国近年来发展的⼀种不含Cr的冷作模具⽤钢.可代替或部分代替含Cr的钢。
模具钢材牌号对照表
预硬化
0.42
0.3
0.4
13
-
-
-
-
-
-
≤0.005
-
1020~1050
56
55
52
51
-
52
-
-
40
-
-
耐蚀性佳、易加工、易拋光
耐蚀性要求高的塑料模具
ISO-B mod
HRC38~42
热作钢
2343
H11
SKD6
X38CrMoV5.1
4Cr5MoSiV
退火态
0.38
0.4
1
5.2
1.15
2738
P20MOD
-
40CrMnNi
-
HRC29~35
0.26
1.45
0.1
1.25
0.6
-
1.05
-
-
-
≤0.002
≤0.015
860~890
50
50
49
47
46
44
43
42
38
32
23
纯净、含硫量和夹杂物及低。优良的拋旋光性，
适用于塑料模具部件，尤其适用于大
MOD.TS
Mo8.6.4
耐磨性和机加工性能，有良好的可焊性和导热
型模具如保险杆、仪表板、座椅、垃
2738
P20MOD
-
40CrMnNi
-
HRC33~38
0.26
1.45
0.1
1.25
0.6
-
1.05
-
-
-
≤0.002
≤0.015
860~890
常用的热作模具钢材都有哪些呢e
常用的热作模具钢材都有哪些呢热作模具钢材对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。
因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。
常用的热作模具钢材都有哪些呢?今天就让金华洲的专业技术人员为大家解说一番。
常用的热作模具钢材：锤锻模用钢一般说来，锤锻模用钢有两个问题比拟突出一是工作时受冲击负荷作用.故对钢的力学性能要求较高，特别是对塑变抗力及韧性要求较高;二是锤锻模的截面尺寸较大(<400mm)故对钢的淬透性要求较高，以保证整个模具组织和性能均匀。
常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。
不同类型的锤眼模应选用不同的材料。
对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好.也可采用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。
对中小型的锤锻模通常选用5CrMnMO钢。
热挤压模用钢热挤压模的工作特点是加载速度较慢，因此，模腔受热温度较高，通常可达500一800℃。
对这类钢的使用性能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性)和高的耐热疲劳性能为主。
对ak及淬透性的要求可适当放低。
一般的热挤压模尺寸较小，常小于70～90mm。
常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等热作模具钢.其化学成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si.既可做冷作模具钢，又可做热作模具钢.由于用途不同，可采用不同热处理方法。
作冷模时采用较低的淬火温度(870—900℃)及低温或中温回火处理;作热模时那么采用较高的淬火温度(一般为950一1000℃)及高温回火处理。
压铸模用钢从总体上看，压铸模用钢的使用性能要求与热挤压模用钢相近，即以要求高的回火稳定性与高的热疲劳抗力为主。
所以通常所选用的钢种大体上与热挤模用钢相同.如常采用4CrW2Si.和3Cr2W8V等钢。
但又有所不同如对熔点较低Zn合金压铸模.可选用40Cr、30CrMnSi 及40CrMo等;对Al和Mg合金压铸模，可选用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等对Cu合金压铸模.多采用3Cr2W8V钢。
热加工模具的材料选择及热处理
热加工模具的材料选择及热处理随着社会的发展，科学的发展，热加工用模也有了很迅速的发展。
本毕业设计从理论与实践的角度对热加工模模具进行阐述，针对热加工模用料及热处理进行分析，从以下几方面进行论述：热加工类模具用钢的材料分析热加工模是工业产品生产中不可缺少的工艺方法之一。
它主要用于制造业和加工业。
它是和冲压、锻造、铸造成型机械，同时和塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料制品成型加工用的成形机械相配套，作为成形工具来使用的。
热加工模具属于精密机械产品，因为它主要由机械零件和机构组成，如成形工作零件（凸模、凹模），导向零件（导柱、导套等），支承零件（模座等），定位零件等；送料机构，抽芯机构，推料机构，检测与安全机构等。
为提高模具的质量，性能，精度和生产效率，缩短制造周期，其零、部件（又称模具组合），多由标准零、部件组成。
所以，模具应属于标准化程度较高的产品。
一副中小型冲模或塑料注射模，其构成的标准零、部件可达90%，其工时节约率可达25%~45%。
一、热加工用模模具的功能和作用现代产品生产中，热加工模具由于其加工效率高，互换性好，节约原材料，所以得到很广泛的应用。
现代工业产品的零件，广泛采用冲击、成型锻造、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其他成形加工方法，和成形模具相配套，经单工序或多道成形工序，使材料或胚料成形加工成符合产品要求的零件，或成分精加工前的半成品件。
如汽车覆盖件，须采用多副模具，进行冲孔、拉深、翻边、弯曲、切边、修边、整形等多道工序，成形加工为合格零件；电视机外壳洗衣机内桶是采用塑料注射方法，经一次注射成型为合格零件的；发动机的曲轴连杆是采用锻造成形模具，经滚锻和模锻成形加工为精密机械加工前的半成品胚件的。
高精度、高效率、长寿命的冲模、塑料注射成形模具，可成形加工几十万，甚至几千万产品零件，如一副硬质合金模具，可冲压硅钢片零件（E型片、电机定转子片）上亿件，称这类模具为大批量生产用模具。
适用于多品种、少批量或产品试制的模具有：组合冲模、快换冲模、叠层冲模或成型冲模，低熔点合金成型模具等，在现代加工业中，具有重要的经济价值，称这类模具为通用、经济模具。
模具钢的材料类型及性能特点
模具钢的材料类型及性能特点模具钢的材料类型及性能特点
国产塑料模具钢
密仪器提练，所有练制步骤（如热作、冷作、热处理）均经严格控制。
高质量之水平可在钢材身上反映出来。
我们并能为顾客生产特别要求之钢材，我们之品质保证系统及技术支援服务使YSS钢材在世界不同市
场上赢取到极高之信誉。
[各项同性]我们称这新技术研究成果为“各向同性”钢材。
“各向同性”工具钢和可塑性钢之名称是因其能减少纵向锻炼间之机械性能差异，使其质量更普通钢材。
其所制造之产品，均能达到更稳定之机械特性及更长之使用寿命。
故此，这种新钢材已得到曾经使用过之客户极高评价。
HPM7新型预硬P20塑料模钢。
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表一、5CrNiMo钢的化学成分（GB/T1299—2000）w/％
五、热处理
A 退火
5CrNiMo因淬火出油温度低，容易开裂，实际操作时为避免开裂，常于200℃左右即出油，这样，在模具表面获得了一层马氏体组织，但心部仍处于奥氏体状态，在380~450℃回火时，心部的过冷奥氏体即转变为上贝氏体组织，冲击韧性极差，模具寿命很低。
为了提高热锻模使用寿命，可采用等温处理方法，即淬火加热后，
将模具与160~180℃硝盐中分级停留，使发生部分马氏体转变，然后再转入280~300℃硝盐中等温停2~3h；或将模具放入150℃油中，再转入280~300℃硝盐中停留2~3h。
此时，模具钢的组织由马氏体+下贝氏体+少量残余碳化物组成，回火后获得回火下贝氏体组织，模具寿命明显提高。
（对5CrNiMo锻模采用150℃出油，再进入300℃硝盐中等温3h，使用寿命可提高20%~50%。
）
退火：①普通退火。
以≤30℃/h速度加热到760～780℃，保温4～6h，炉冷到500℃出炉空冷，硬度为197～241HBS Ac1710℃,Ac3 770℃,加热温度在Ac3线之上，得到珠光体组织+块状铁素体。
②等温退火。
以≤30℃/h速度加热到850～870℃，保温时间2～4h，炉冷到650℃～680℃后等温4～6h，炉冷到500℃以下出炉空冷，硬度为197～241HBS，Ac1710℃,Ac3 770℃，加热温度在Ac3线之上680℃，以获得退火组织片状珠光体+块状铁素体。
其退火工艺曲线如图一、图二所示：
图一：5CrNiMo锻轧后完全退火工艺图二：5CrNiMo锻轧后等温退火工艺
B 淬火
5CrNiMo钢具有很高的淬透性，所以，钢的淬火可以采用许多冷却方式，如油淬、分级淬火或等温淬火。
其中最常用的是油淬。
5CrNiMo钢中的碳化物主要是M3C，加热到950℃以上可全部溶于奥氏体，但晶粒较粗大。
在880℃淬火后的组织为针状马氏体和少量板状马氏体。
在900℃淬火后其组织主要是板条状马氏体，仅有少量针状马氏体。
这类钢在830℃淬火，200～250℃回火后有良好的力学性能，硬度约为54HRC。
在300℃左右回火，韧性下降，应避免采用。
图三为奥氏体随时间变化的等温转变图。
图三：奥氏体等温转变图
（试验用钢（%）：0.55C,0.87Cr,1.80Ni,0.23Mo,0.77Mn,
0.30Si;奥氏体转化温度870～880℃）
表三、 5CrNiMo钢推荐的淬火工艺
注：1.大型模具淬火加热温度采用上限值，小模具（边长在200～300mm以下）采用下限值；
2 .为了避免锤锻模在淬火时产生大的应力和应变，从830～860℃加热后，先在空气中预冷到750～780℃，然后再油冷到150～180℃左右，取出并立即回火；
3.对大型模具应先放在600～650℃的加热炉中预热，热透后再使炉温升高；为了加热的更好要将模具放在高60～100mm的垫板上加热。
C 回火
5CrNiMo钢的硬度及强度随回火温度的升高而下降，塑性及冲击韧度值则随回火温度的升高而增加。
5CrNiMo钢在400℃以下工作可以保持较高强度，高于400℃时强度急剧下降。
5CrNiMo钢的锤锻模回火包括模腔和燕尾两个部分的回火，由于燕尾直接与锤头接触，它的硬度应高于锤头，此外，燕尾的根部易引起应力集中，因而硬度也不宜太高，通常，燕尾的应低于模腔的硬度。
一般锤锻模的回火温度不宜太低，如果太低，回火后硬度高，其韧性不足，在工作中模腔易出现裂纹；但回火温度也不宜太高，如果太高，硬度、强度和耐磨性降低，从而使模面以被压坏或加速磨损。
5CrNiMo钢的KIC值对奥氏体晶粒度不敏感。
当回火温度低于450℃时，断口形貌均为沿晶断裂加准理解，并以沿晶断裂为主。
回火温度高于450℃时，断口形貌为韧窝状。
生产上对不同尺寸的锤锻模有不同的硬度要求，采用的回火温度如表四所示。
为了防止第二回火脆性，回火后采用油冷，在100℃出油。
为了消除油冷所造成的内应力，可在160~180℃再补充一次低温回火。
燕尾可采用单独加热回火和自行回火的方法。
单独加热回火是在保证模腔达到的硬度要求后,再用专用电炉或用盐浴炉来对燕尾部分单独进行回火加热。
自行回火方法是将淬火加热后的锻模整体淬入油中一段时间后把燕尾提出油面停留一段时间，依靠其本身的热量使温度回升，如此反复操作3～5次即可。
表四、5CrNiMo钢推荐的回火工艺。