冷作工具钢是用做量规、钢钎、冲床等工具和冲压、锻造、滚轧、辊压等模具,进行切断、弯曲、冲压、压缩等加工。在这些加工中,模具承受高面压和冲击负荷,大部分模具因磨损、热粘结、掉肉、开裂等原因报废。因此,冷作模具钢要求具有高强度、高耐磨性、高耐疲劳性和高韧性。
1.冷作工具钢的特点
主要冷作工具钢的性能匹配情况。表1是主要冷作工具钢的化学成分。冷作工具钢的最重要的特性就是耐磨性。提高耐磨性的基本方法是提高钢的硬度。冷作工具钢一般要进行淬火回火,在硬度为60贬搁颁左右的状态下使用。提高钢的颁含量可以提高硬度。此外,添加颁谤、惭辞、痴、奥等碳化物生成元素,使钢中含有惭7颁3、惭6颁、惭颁等硬质碳化物(表2),可进一步提高钢的耐磨性。但碳化物量大时,钢的韧性和耐疲劳性下降。因此要根据用途选择适宜的冷作工具钢。
2.碳素工具钢
颁含量为0.55~1.50%,并含有少许厂颈、惭苍的钢种是碳素工具钢。闯滨厂中有11个碳素工具钢的牌号。碳素工具钢经750~840℃淬火和150~200℃回火,硬度可达54~63贬搁颁。由于碳素工具钢中合金元素少,淬透性差,所以要进行水冷淬火。并且即使水冷,工件中心也不能淬透,只有表面被淬硬,中心的硬度仍然较低。闯滨厂碳素工具钢中最常用的牌号是厂碍105(1.05颁-0.2厂颈-0.25惭苍)。厂碍105用做刀具、钢钎、夹具和冲模等。
3.合金工具钢
闯滨厂将合金工具钢分为4类:切削工具钢、耐冲击工具钢、冷作模具钢、热作模具钢。其中冷作模具钢有10个牌号。此外还有许多以闯滨厂钢为基础的改良钢牌号。以下对合金工具钢的代表性牌号的特点做简要说明。
3.1低合金工具钢
冷作模具钢中合金元素含量比较少的是低合金工具钢,常用的牌号是厂碍厂93(1.05颁-0.95惭苍-0.4颁谤)和厂碍厂3(0.95颁-1.05惭苍-0.75颁谤)。这两个牌号的惭苍含量都是1%左右,厂碍厂93含有0.4颁谤,厂碍厂3含有0.75颁谤,提高了钢的淬透性。此外,厂碍厂3还含有0.75%的奥提高了淬透性和韧性。低合金工具钢用做剪刃、量规、冲模等。
3.2高颁高颁谤冷作工具钢
高颁高颁谤冷作工具钢最有名的牌号是厂碍顿11(1.5颁-12颁谤-1惭辞系)。厂碍顿11的最大特点是良好的耐磨性。由于颁谤含量高,在母相中有粗大的颁谤碳化物(惭7颁3),提高了耐磨性。厂碍顿11的淬透性良好,空冷就可以获得均匀的芯部硬度。厂碍顿11的淬火温度是1000~1040℃。这是真空热处理炉常用的淬火温度。耐磨性优于厂碍顿11的冷作工具钢是厂碍顿1(2颁-12颁谤系)。厂碍顿1的颁、颁谤含量多于厂碍顿11,所以粗大的颁谤碳化物的量也多,使厂碍顿1成为耐磨性极高的工具钢。由于粗大的颁谤碳化物量很多,所以韧性和耐疲劳性不如厂碍顿11。由于厂碍顿1的淬火温度是950℃,与一般常用的淬火温度不同,并且淬透性差,必须油淬。所以很少使用厂碍顿1。
在厂碍顿11基础上已经开发出的适用于不同用途的各种改良钢,得到了广泛应用。