冲压模具的材料有钢、钢结硬质合金、硬质合金、锌基合金、高分子材料、铝青铜、高低熔点合金等。目前制造冲压模具的材料多为钢,常用的模具工作部件材料有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢、硬质合金、钢结硬质合金等。
1.低合金工具钢
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上,添加了适量的合金元素。与碳素工具钢相比,降低了开裂倾向和淬火变形,提高了钢的淬透性,具有更好的耐磨性。用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。
2.碳素工具钢
T8A,T10A等。广泛应用于模具中,具有加工性能好、价格低廉的优点。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力低。
3.高速钢
在高速钢模具钢中具有较高的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力高。模具中常用的有W18Cr4V(代号8-4-1)、钨含量较少的W6Mo5Cr4V2(代号6-5-4-2,美国品牌M2)和6W6Mo5Cr4V(代号6W6或低碳M2),这是一种降碳降钒的高速钢。高速钢也需要锻造来改善其碳化物分布。
4.高碳中铬工具钢
模具用高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等。它们铬含量低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,淬透性和尺寸稳定性好。与碳化物偏析相对严重的高碳高铬钢相比,性能有所提高。
5.高碳高铬工具钢
常用的高碳高铬工具钢包括Cr12、Cr12MoV和Cr 12 mo 1v 1(D2代码)。它们具有良好的淬透性、硬化能力和耐磨性,热处理后变形小。它们是高耐磨、微变形的模具钢,承载能力次于高速钢。但碳化物偏析严重,锻造必须进行反复镦拔(轴向镦拔和径向拔),以减少碳化物的不均匀性,提高使用性能。
6.硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性高于其他任何模具钢,但抗弯强度和韧性较差。钨钴硬质合金用作模具。对于低冲击、高耐磨性的模具,可选用低钴含量的硬质合金。对于高冲击的模具,可以选择钴含量高的硬质合金。读干货:合金元素在模具钢中的作用。
7.高速钢
高速钢的基本成分中加入少量其他元素,适当增加或减少碳含量,以改善钢的性能。这种钢统称为基质钢。它们不单单具有高速钢的特点,还具有一定的耐磨性和硬度,疲劳强度和韧性都优于高速钢。它们是强度高韧性高的冷作模具钢,但材料成本比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代码65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代码LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代码012AL)等。