簡述低合金工具鋼性能及用途
用于制造冷作模具的低合金工具鋼鋼號有9SiCr、CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、GCr15、60Si2Mn、65Mn、6CrW2Si、GD，美國AISI標準中的O1(MnCrWV，相當于9CrWMn)、O2(MnCrMoV，相當于9Mn2V)，日本JIS標準中的SKS3(相當于9CrWMn)、SKS31(相當于CrWMn)，法國NF標準中的90MnV8(相當于9Mn2V)，德國DIN標準中的90MnCrV8等，為了讓大家更深入地了解它們的性能，弘超技術中心結合實際應用進行綜合評述。
低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入少量(合金元素總量＜5%)合金元素冶煉而成的。由于合金元素的加入，如Mn、Cr、Si、Mo等，提高了鋼的淬透性，因而可采用油淬，并且分級淬火和等溫淬火所允許的工模具尺寸增大，有利于減小淬火畸就和開裂的傾向性。鋼中加入W、Mo、V、Ti可降低鋼的過熱敏感性，起著細化晶粒、改善強韌性的作用。但是有些鋼種如CrWMn等，網狀二次碳化物析出傾向性增大，又由于碳及合金元素的偏析嚴重，易出現碳化物液析、碳化物聚集及碳化物帶狀組織等。
⒈9SiCr鋼適用于制造形狀復雜、要求畸變小的中、小型冷沖模。9SiCr負鐵碳化物較細小且分布均勻，熱處理畸變又小，還適用于制作螺紋滾壓模具。9SiCr鋼中含硅較高回火穩定性提高，在250℃回火時，硬度不低于HRC60，但含硅量較高，卻帶來了退火后硬度較高和加熱過程中易脫碳等特點。
⒉CrWMn鋼具有高的淬透性，淬火后組織中保留較多的殘余奧氏體，因而淬火畸變小，適用于制造淬火時要求畸變小、形狀復雜的中、小模具。如冷沖、冷擠壓凹模，落料沖孔模等。CrWMn鋼中的鎢、鉻、錳是碳化物形成元素，在淬火及低溫回火狀態下，鋼中含有較多的碳化物(與9SiCr、9Mn2V鋼相比)，因而具有較高的硬度和耐磨性，鎢還能細化晶粒，使鋼獲得較好的韌度并減小過熱敏感性。但是CrWMn鋼對形成碳化物網比較敏感，這種鋼因網狀碳化物的存在，又使鋼的韌度變壞，模具的薄弱部分易于崩落，從而降低了模具的使用壽命，所以，應嚴格控制熱加工工藝和球化退火前的正火工藝。
⒊9CrWMn鋼的用于與CrWMn鋼相似，淬透性要低些，但因鋼的含碳量減小，使碳化物分布均勻性提高，常用作允許畸變小的、形狀復雜的冷沖模和冷剪金屬的長刀片。9CrWMn鋼的退火加熱溫度為780~800℃，淬火加熱溫度為800~830℃，油中冷卻后的硬度為HRC62~64，經170~230℃回火后的硬度為HRC60~63，經230~275℃回火后為HRC56~60。
⒋美國的O1(MnCrWV)是一種“少量多元”合金化的鋼，其化學成分為：0.85%~0.95%C、0.20%~0.4%Si、1.00%~1.30%Mn、0.40%~0.60%Cr、040%~0.60%W，約0.20%V。此鋼與CrWMn鋼相比，鋼中的碳化物分布比較均勻，生成網狀碳化物的傾向性比較小。O1鋼球化退火加熱溫度為760~790℃，退火后的硬度為HBS183~212。淬火加熱溫度為800~840℃，油冷，淬火硬度為HRC64~65.4，經150~260℃回火，硬度為HRC62~57。O1鋼淬透性也比較高， O1鋼淬火畸變小，回火時在150~200℃畸變量最小，超過200℃回火時，由于殘余奧氏體分解，畸變量有些增加，250℃回火時畸變量最大，以后逐漸減小。O1鋼淬火加熱時晶粒不易長大，韌度較好。
⒌9Mn2V鋼的淬透性與CrWMn和9SiCr鋼相近。由于釩的加入能顯著細化晶粒，減小鋼的過熱敏感性，改善錳在鋼中的不良影響。9Mn2V鋼在模具制造上不僅可以代替碳素工具鋼的堿浴淬火，而且可以提高模具性能，顯著增加使用壽命，可用于制造膠木模、沖4mm以下的薄板的冷沖模。9Mn2V鋼的回火穩定性稍低，要過到一般模具所要求的硬度，回火溫度不能超過180℃。
⒍GCr15軸承鋼也常常用來制造工具、量具、機床軸承和冷作模具，使用效果比較滿意。工具鋼服役時的工況與軸承承并不完全相同，一般不承受高負荷下的點或線接觸疲勞，但經常承受沖擊、磨損、彎曲、剪切，有時還有一定的溫升，因此，要求工模具具備優良的強韌性。在具備一定的硬度、強度、耐磨性的同時，還要求有較高的多沖壽命、斷裂韌度和良好的抗彎及抗扭轉性能。由于其性能要求與軸承的性能要求不完全一致，因而工模具的熱處理工藝和組織也有其特點，例如雙細化工藝、等溫淬火工藝等，常常能在工模具制造過程中優先推廣應用，并已取得一定的效益。
⒎6CrW2Si鋼。鉻鎢硅鋼系合金工具鋼有三個鋼號：4CrW2Si、5CrW2Si和6CrW2Si，三個鋼號只有含碳量的差異。其中，6CrW2Si鋼強度最高，耐磨性最好，韌度相對較差；4CrW2Si鋼韌度最好，強度、硬度稍低。鎢的碳化物Fe3W3C不易在淬火加熱時溶解，因此，可以有效地細化晶粒，提高耐磨性；但鎢有促進碳化物偏析的作用。硅溶入固溶體中，能提高疲勞強度，使臨界點上升，所以，淬火加熱溫度較高；硅鋼有脫碳敏感性，需要防止工件腫碳。鉻鎢硅鋼系淬透性高，回火穩定一好，等溫轉變比較穩定，有利于分級淬火和等溫淬火，可以用來制造沖擊工具、刀具，也可以用來制造冷作模具。
⒏60Si2Mn鋼。60Si2Mn鋼是一種彈簧專用鋼種，具有高的屈服強度、高疲勞極限和優良的塑性；鋼材價格低廉；熱處理工藝簡單，用于制造沖擊工具、模具。標準件行業多用其制造冷鐓沖頭、螺母冷鐓模具、冷沖孔模具等。60Si2Mn鋼有較高的強韌度和抗回火穩定性，但耐磨性稍低，淬透性也不高，油淬臨界直徑為25~30mm，因此，只能用作小型工模具。鋼材含硅量高，有石墨化傾向和較高的脫碳敏感性。
⒐7CrSiMnMoV鋼www.syfukang.com。7CrSiMnMoV鋼是GB/T 1299-2000標準中新納入的，適用于火焰淬火用的低合金工具鋼。火焰淬火模具鋼是近20年來為適應大型、特大型模具簡化熱處理工藝、縮短生產周期、節約生產成本而發展起來的新型鋼種。7CrSiMnMoV(曾用代號CH-1)是我國研制的低合金空冷淬硬鋼，該鋼既適用于火焰表面淬火，也可整體加熱淬火，淬火畸變小。該鋼的淬火溫度很寬(適于火焰加熱用)，在850~1000℃范圍內變化，淬火后均有良好的效果，淬透性、淬硬性均好，空冷后的硬度一般可達HRC60以上。該鋼焊接性能良好。7CrSiMnMoV鋼的鍛后退火可采用普通退火工藝，即加熱溫度840~860℃，保溫4~5h，以小于等于20℃/h的冷速冷至550℃出爐空冷；也可采用等溫退火工藝，即加熱溫度820~840℃，保溫2~4h，爐冷至680~700℃等溫3~5h，然后爐冷至550℃出爐空冷。退火后的硬度小于等于HBS235。常用淬火溫度870~900℃，油淬硬度HRC6~64，空冷淬火硬度HRC61~63。回火溫度160~200℃，回火后油冷或空冷，硬度HRC58~62。7CrSiMnMoV鋼主要用于制作大型模具鑲塊，以及沖壓模、拉伸模、成形模、下料模、膠木模、陶土模等。

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