關(guān)于沖壓模具常用金屬材料及其熱處理工藝研究

黃黎明

（湖北工程職業(yè)學院，湖北 黃石 435000）

模具作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，也是工業(yè)、制造業(yè)生產(chǎn)過程中使用的基礎(chǔ)裝備。利用模具進行產(chǎn)品的生產(chǎn)，可以提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。模具技術(shù)具備較強的綜合性，包含工藝裝備技術(shù)、材料技術(shù)等，也作為冶金、計算機、熱處理等共同打造的系統(tǒng)性工程。使用沖壓模具結(jié)合熱處理工藝，可以提升金屬材料的加工效率和模具的使用壽命。

1 沖壓模具材料選擇辦法

在對壓模具材料進行選擇的過程中，需要將加工工件的數(shù)量首先進行考慮，若數(shù)量較少，就可以不選用壽命更長的模具材料，可以節(jié)省生產(chǎn)成本。其次，要了解冷沖壓工件的加工材料實際材質(zhì)，不同的材質(zhì)將會具備不同的沖壓性能，因此需要選擇合理的模具材料[1]。

2 沖壓模具常用的金屬材料及熱處理

在對模具所用材料進行分類時，需要將模具的使用條件作為基礎(chǔ)，其中包含塑料模具鋼、熱作模具鋼與冷作模具鋼。在本文中主要分析沖壓模具鋼材料及熱處理，沖壓模具的材料需要具備良好的抗咬合性、抗變形性等特點，因此也對模具材料提出了較高的要求。

在工業(yè)進行生產(chǎn)的過程中，模具制造會花費較高的生產(chǎn)成本，尤其是塑料模、冷沖模等，會對加工提出更高的要求。在對模具材料進行深度、高效的加工時，通常都會使用熱處理工藝。使用熱處理工藝，可以對模具自身的使用性能進行有效改善，還可以延長模具的使用壽命，減少加工成本。例如經(jīng)常會使用高溫、降溫淬火工藝，在對各種金屬材料進行熱加工的過程中，還會使用超過一半淬火溫度的方式對部分模具進行處理，還會使用降溫的淬火方式，采用這兩種處理辦法可以將模具金屬材料內(nèi)部的碳化物含量減少，還可以將材料的形態(tài)與性能進行有效改善。

2.1 我國常用的沖壓模具金屬材料與熱處理工藝解析

一直以來，我國常用的沖壓模具金屬材料包含長期以來，國內(nèi)薄板沖裁模用鋼為T10A（碳素工具鋼） 、 CrWMn 、與9Mn2V （高碳低合金）、 Cr12 和 Cr12MoV （高碳高鉻金屬）等。接下來將對這幾種金屬材料與熱處理工藝進行分析。

（1）金屬材料及熱處理工藝。金屬材料的強度與韌性良好，但耐磨性較低，經(jīng)過淬火加工后容易出現(xiàn)變形與開裂現(xiàn)象，具備較低的淬透性，可以將金屬用于加工形狀較為簡單、尺寸小、數(shù)量少的沖壓模具。使用750℃～800 ℃水或抽淬工藝進行加工，回火溫度使用150℃～170 ℃，硬度保持在60HRC～63HRC 范圍內(nèi)。

（2）高碳低合金鋼種材料及熱處理工藝。對高碳低合金鋼種進行熱處理時，淬火的溫度要控制在 820℃～840 ℃之間，回火的溫度200 ℃，硬度在 60HRC～62HRC范圍內(nèi)。進行熱處理時，可以采用780℃～820 ℃ 的淬火溫度，回火溫度控制在150℃～200 ℃之間，空冷之后硬度可以保持在 60HRC～62HRC之間。

（3）高碳高鉻鋼材料與熱處理工藝。高碳高鉻鋼材料具備良好的耐磨性，在淬火加工時不會輕易出現(xiàn)變形，淬透性較高，可以將其應(yīng)用在大批量的模具生產(chǎn)中，例如硅鋼片沖裁模。但這種材料內(nèi)部的碳化物含量不均勻，在加工時容易出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，在沖壓時也會發(fā)生崩刃或斷裂情況。

2.2 冷沖壓模具中使用的新金屬材料與熱處理工藝解析

雖然傳統(tǒng)的沖壓模具金屬材料具備較多優(yōu)點，但其中還存在較多不足，因此新型金屬材料應(yīng)運而生，接下來將對幾種新型材料與熱處理工藝進行分析。

（1）Cr12Mo1V1 材料及熱處理工藝。Cr12Mo1V1 材料下文簡稱為D2，這種材料仿制了美國的ASTM標準，可以將其劃分為高碳高鉻鋼類型的材料。對這種材料使用深冷處理辦法，可以將材料的硬度與尺寸穩(wěn)定性進行有效改善。使用D2材料制作的模具使用壽命更長。但Cr12Mo1V1比高碳高鉻鋼材料的鍛造性能與熱塑性能稍低，可以使類似高碳高鉻鋼材料的機械加工性能與熱處理工藝對Cr12Mo1V1 進行處理。

（2）Cr6WV 材料及熱處理工。Cr6WV 屬于高碳高鉻鋼，其耐磨性更高，不容易出現(xiàn)變形，相比于高碳高鉻鋼Cr6WV 內(nèi)部的碳與鉻含量都更低，碳化物的分布狀態(tài)較為均勻，具備較強的淬透性。對比高碳高鉻鋼，Cr6WV 的抗彎強度與沖擊韌性更高，但比高碳高鉻鋼的耐磨性稍低。可以將這種材料使用在具備較高沖擊力、高硬度的沖壓模具中。Cr6WV 進行熱處理時，淬火溫度要控制在9500℃～10000℃，之間，可以使用熱油或硝鹽以分級的方式進行淬火冷卻處理，若部件的尺寸較小可以使用空冷。在淬火處理完成之后要立刻進行回火，溫度為160000℃ ～170000℃之間，硬度為59HRC～ 63HRC。

（3）Cr4W2MoV 材料及熱處理工。Cr4W2MoV材料為耐磨性更高、變形程度更小的高碳中鉻鋼種類，其研制的目的就是替代高碳高鉻鋼 材料。Cr4W2MoV內(nèi)部的碳化物均勻性高，耐磨性超過高碳高鉻鋼 ，可以將其用作為形狀較復(fù)雜、尺寸精確度要求較高的沖壓模具制作中，例如硅鋼片沖裁模。Cr4W2MoV進行熱處理時，若強度與韌性的要求較高，需要使用低溫淬火與回火的辦法，淬火溫度為 960℃～980 ℃，回火溫度為 280℃～320 ℃，硬度 60HRC～62HRC 。若對硬性與耐磨性提出較高的要求，需要使用高溫淬火與回火加工工藝，淬火溫度控制在 1020℃～1040 ℃，回火溫度控制為500℃ ～540 ℃，硬度 60HRC～62HRC 。

3 結(jié)語

我國的工業(yè)化生產(chǎn)水平不斷提升，生產(chǎn)的規(guī)模不斷增加，從而使生產(chǎn)成本獲得降低。無論是大規(guī)模、大批量的生產(chǎn)，還是個性化的定制生產(chǎn)，模具發(fā)揮的作用舉足輕重。人們物質(zhì)生活水平的不斷提升，各類用途的模具不斷出現(xiàn)在人們的視野中，受到了人們的廣泛關(guān)注。目前工業(yè)面臨的主要問題就是模具制造與模具的改良，也是促進多種技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此在冷沖壓模具、常用金屬材料與熱處理工藝，還需要不斷地研究與實踐，才能促進我國模具技術(shù)不斷提升，使制造業(yè)獲得持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。