冷作模具材料成分特点

根据模具材料的性能要求，冷作模具材料的成分特点如下：

（1）钢的含碳量 含碳量是影响冷作模具材料性能的决定性因素之一。随着含碳量的增加，模具钢的硬度、强度和耐磨性提高，塑性、韧性变差。对于高耐磨的冷作模具钢，其碳的质量分数一般控制在0.5%～0.75%，以保证模具在具有足够的硬度和强度的同时也具有足够的韧性。

（2）合金化特点 在冷作模具钢中加入强碳化物形成元素，可获得足够数量的合金碳化物，并增加钢的淬透性和回火脆性，以达到耐磨性和强韧性。添加的主要元素及其作用如下：

1）锰。强烈地增加钢的淬透性，大幅度降低钢的M_s点，增加淬火后残留奥氏体量，这对防止工件变形、淬裂、稳定外形尺寸是有利的。但同时会降低钢的导热性，增大过热敏感性，并加剧第二类回火脆性。所以锰宜与钼、钒、钨、铬复合添加。在抗冲击及高韧性冷作模具钢中的用量受到限制。

2）硅。增加钢的淬透性和耐回火性，显著地提高变形抗力及冲击疲劳抗力；也可提高抗氧化性和耐腐蚀性。但硅可促进钢中的碳以石墨形式析出，造成脱碳倾向比较严重，并增加钢的过热敏感性和第二类回火脆性。

3）铬。铬增加钢的淬透性，有效地提高钢的耐回火性。随着含铬量的增加，在钢中依次生成（Fe·Cr）₃C、（Fe·Cr）₇C、（Fe·Cr）₂₃C等碳化物，这些碳化物稳定性较好，从而减轻钢的过热敏感性，提高钢的耐磨性，铬对钢表面有钝化作用，使钢具有抗氧化能力。但铬量过高会增加碳化物不均匀性和残留奥氏体含量。一般低合金冷作模具钢中铬的质量分数为0.5%～1.5%，在高韧性冷作模具钢中，铬的质量分数为4%～5%；在高耐磨性微变型模具钢中，铬的质量分数为6%～12%。(www.xing528.com)

4）钼。可提高淬透性和高温蠕变强度，其回火稳定性和二次硬化效果也强于铬；并能抑制铬、锰、硅引起的第二类回火脆性，但钼会增加脱碳倾向。常用冷作模具钢中钼质量分数一般为0.5%～5%。

5）钨。钨具有发生二次硬化效果，能显著地提高钢的热硬性；钨提高耐磨性和降低钢的过热敏感性也优于钼。但钨强烈地降低钢的导热性，过量的钨使钨的碳化物不均匀、钢的强度和韧性降低。在高承载能力冷作模具中，钨的质量分数小于18%，并且有以钼或钒代替钨，以减少钨含量的趋势。

6）钒。主要以V₄C₃形式存在于钢中。由于V₄ C₃稳定难溶，硬度极高，所以，钒能显著地提高钢的耐磨性和热硬性；同时钒还可细化晶粒，降低钢的过热敏感性。但钒量过多，会降低钢的可锻性和磨削性。故钒的质量分数一般控制在0.2%～1.5%。

7）钴。主要作用是提高高速冷作模具用钢的热硬性，增强二次硬化的特点；在硬质合金冷作模具材料中，钴是重要的粘结剂。

8）镍。既能提高钢的强度、钢的韧性，又提高钢的淬透性；含量较高时，可显著地提高钢的耐蚀性。但镍有增加二次回火的倾向。