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冷作模具钢的成分和性能

发布时间:   2025-01-24

冷作模具钢的成分和性能是其应用于金属冷加工领域的重要基础。以下是对冷作模具钢成分和性能的详细分析:

 

一、成分

冷作模具钢的成分主要包括碳(C)、铬(Cr)、锰(Mn)、硅(Si)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)等元素。这些元素在钢中的含量和比例决定了模具钢的性能特点。

碳(C):碳是模具钢中最重要的合金元素之一,它可以显著提高钢的硬度和耐磨性。冷作模具钢中的碳含量通常较高,以满足高硬度和高耐磨性的需求。例如,Crl2型钢的含碳量为1.45%~2.30%。

铬(Cr):铬可以提高钢的淬透性、耐腐蚀性和抗氧化性。在冷作模具钢中,铬的含量通常在11%13%之间,如STD11冷作模具钢的铬含量为11.00%13.00%。

锰(Mn):锰可以提高钢的强度和韧性,同时也有一定的脱氧和脱硫作用。在冷作模具钢中,锰的含量适中,如STD11冷作模具钢的锰含量为0.25%~0.50%。

硅(Si):硅可以提高钢的硬度和耐磨性,同时也有一定的脱氧作用。在冷作模具钢中,硅的含量通常较低,如STD11冷作模具钢的硅含量为0.15%~0.35%。

钨(W)、钼(Mo)、钒(V):这些元素是碳化物形成元素,可以提高钢的淬透性、耐磨性和红硬性。在冷作模具钢中,这些元素的含量根据具体牌号和应用需求而有所不同。例如,STD11冷作模具钢中含有0.80%~1.20%的钼和≤1.00%的钒。

 

二、性能

冷作模具钢的性能主要包括硬度、耐磨性、强度和韧性、抗疲劳性、抗咬合粘结能力等。

硬度:冷作模具钢具有较高的硬度,这是其能够抵抗磨损和保持模具形状稳定性的基础。硬度高,抗压屈服强度就高,耐磨性也好。

耐磨性:冷作模具钢在模具与胚料频繁摩擦的过程中,需维持低表面粗糙度和高精度,以避免过早失效。模具钢的硬度和组织结构是影响耐磨性的关键因素。

强度和韧性:冷作模具钢需具备足够的强度和韧性,以抵御冲击、重载、偏心弯曲载荷及应力集中等可能导致的破裂和折断。

抗疲劳性:冷作模具常在交变载荷下工作,疲劳破坏是其主要的失效形式。因此,模具钢的疲劳强度需满足工作要求。

抗咬合粘结能力:模具与胚料直接接触时,高应力和大摩擦力可能导致“冷焊”现象,形成金属瘤,进而影响后续加工中工件表面的质量。因此,模具钢需具备良好的抗咬合能力。

此外,冷作模具钢还需具备良好的工艺性能,如可锻性、可加工性、可磨削性以及优异的热处理工艺性能,以满足模具制造和加工的需求。