高碳高合金耐磨冷作模具钢DC53、SKD11、LD钢等的热处理特性

    常用的高碳高合金耐磨冷作模具钢有Cr12、Cr12MoV钢等。它们都是莱氏体钢，其组织中有大量共晶碳化物。淬火后有大量残余奥氏体（即残留奥氏体），热处理后变形小、耐磨性高、承载力大。长期以来在国內大、中型冷作模具中得到广泛应用。
Cr12、Cr12MoV钢耐磨性好，但其韧性差，并且常常因碳化物偏析引起热处理后的断裂。为了克服这种缺点，国内进行了大量的研究工作。一方面引进国际通用的高碳高铬工具钢D2(Cr12Mo1V1)钢，D2钢的碳化物偏析较Cr12MoV钢略有改善，强度和韧性略有提高；另一方面又不断研究开发新的钢种。
    Cr12MoV钢属于高碳、高铬类型莱氏体钢，具有良好的淬透性，截面尺寸在400mm以下可以完全淬透，且具有很高的耐磨性，淬火时体积变化小。其碳含量比Cr12钢低很多，且加入了钼、钒，因此，钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物分布都得到了明显改善。Cr12MoV钢主要用途为制造截面较大、形状复杂、耐磨性要求高、承受较大冲击负荷的冷作模具，如冷切剪刀、切边模、滚边模、量规、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、冲孔凹模、钢板拉深模，以及要求高耐磨的冷冲模和冲头等。常见供应材料为热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝等。
    Cr12钢的基本特点与Cr12MoV钢相类似，Cr12钢的淬火加热温度范围围为950~1010℃；冷却剂为油；热处理的硬度不小于60HRC，具有较高的强度、硬度和耐磨性，淬透性高、淬火变形小。缺点为较脆、导热性差以及高温塑性差。其主要用于制造耐磨性能高、不承受冲击的模具，及加工材料不很硬的刀具，如车刀、铰刀、冷切剪刀、木工工具、冷冲模、螺纹滚模、拉丝模、量规等。
    Cr12Mo1V1钢为高碳、高铬类型莱氏体钢。由于钼和钒的含量比Cr12MoV高，故钢的组织和晶粒度进一步细化，提高了钢的淬透性、强度和韧性，使钢的综合性能更好。其主要用于制造要求高耐磨性的大型复杂冷作模具，如冷切剪刀、切边模、拉丝模、搓丝板、螺纹滚模、滚边模和要求高耐磨的冷冲模和冲头等。常见供应材料为热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝等。
    日本大同DC53钢是一种高强韧性高耐磨冷作模具钢，无锡瀚超推荐日本大同DC53钢用作冷冲压模具钢、冷冲裁模具钢、冷拉深模具钢、冷镦模具钢、冷挤压模具钢等，用途广泛，DC53的性能是：热处理后硬度高于SKD11，可达62~63HRC的高硬度，高温(520~530℃)回火后在强度和耐磨性方面超过SKD11。韧度是SKD11的2倍。DC53钢的韧性在冷作模具钢中较为突出，因此，用DC53制造的模具很少出现裂纹和崩裂，大大提高了使用寿命。线切割加工后经高温回火减少了残余应力。因此，大型模具和要求精密的模具在线切割加工后的裂纹和变形得到抑制。DC53的切削性和研磨性优于SDK11。因此，使用DC53可增加模具寿命和减少加工工序。其主要用途为制造冲裁模具、冷作成形模具、冷拉模具、成形轧辊或冲头、线切割加工的精密冲裁及各种用途冲压模、难加工材料的塑性变形模具等。
    SKD11(日本日立SLD)钢是一种高碳高铬合金工具钢，热处理后具有很高的硬度及耐磨性，并具有淬透性强、尺寸稳定性好的特点，适宜制作高精度、长寿命冷作模具及热固成形塑胶模具。SLD热处理方法有：“淬火+回火”；“淬火+冷处理十回火”（适于高精度与尺寸稳定要求）；“淬火+回火+氮化处理”（适于表面高硬度要求）。同时在热处理过程中，为了获得要求的性能，也可进行深冷处理和氮化处理：
⑴、深冷处理：为获得最高的硬度和尺寸稳定性，模具在淬火后立即深冷（-70~-80℃），保持3~4h，然后再回火处理，经深冷处理的工具或模具硬度比常规热处理硬度高l~3HRC。形状复杂及尺寸变化较大的零件，深冷处理有产生开裂的危险。
⑵、氮化处理：模具或工件经氮化处理后，表面形成一层具有很高硬度和一定耐蚀性的硬化层组织。在525℃氮化处理，工件表面硬度约为1250HV，SKD11钢特性如下：真空脱气精炼处理钢质纯净，球化退火软化处理，切削加工性能能良好；锻轧结合破碎结晶组织，碳化物颗粒细小均匀，无需担心淬火开裂；强化元素钼、钒特殊加人，耐磨性极其优异，韧性优。
    高速工具钢简称白钢、锋钢或风钢，含有Cu、Ni、Fe三种主要成分，这是因为刀具出厂时，四边磨得光亮而洁白，所以把它称为白钢，高速钢容易磨得锋利因而称“锋钢”，又因为在热处理时，在空气中冷却也能淬到一定的硬度，因此又称风钢。常用高速钢有W18Cr4V、W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2等，高速工具钢是一类钨、铬、钒等元含量较高的高合金钢，淬硬后的硬度约为62~65HRC。高速钢与硬质合金相比，其制造和刃磨都较方便，容易磨得锋利；强度和韧性较好，能承受较大的冲击力。但是高速钢的热硬性略差，可以耐500~600℃的温度，切削速度只能达到40m/min，不易于进行高速切削。
    为了改善Cr12等类型冷作模具钢的碳化物偏析，提高其韧性，并进一步提高钢的耐磨性，目前我国开发了不少新的钢种，如LD(7Cr7Mo2V2Si)钢、GM(9Cr6W3Mo2V2)钢和ER5(Cr8MoWV3Si)钢等。在这些钢中适当降低了碳和铬的含量以改善碳化物偏析，增加了钨、钼和钒的含量以增加二次硬化的能力和提高耐磨性。与Cr12型模具钢相比，这类钢的碳化物偏析有所改善，有较高的韧性，比Cr12型冷作模具钢有更好的耐磨性，因而提高冷作模具的寿命，更适合于在高速冲床和多工位冲床上使用。无锡瀚超实际应用证明，LD(7Cr7Mo2V2Si)钢是一种值得推广的高强韧性冷作模具钢，用作冷镦模具钢、冷挤压模具钢及冷冲压模具钢，应用效果极佳。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部
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