论锁具钣金模具材料的选用

摘要：为适应现代工业的发展趋势，大型产品和小型化多功能产品的结构越来越复杂，对高性能材料的需求越来越迫切，相对于模具的设计也需要有相应的改进。锁具钣金模具的使用寿命主要受材料和热处理工艺的影响。分析模具材料性能、种类及特性，从而合理选择模具材料，提高锁具钣金模具寿命，降低成本。
关键词：锁具；板金；模具；材料
        1 锁具钣金的设计要求
        1.1 锁具钣金模具材料的使用性能  ①强度。强度是表征材料变形抗力和断裂抗力的性能指标。冷作锁具钣金模具的设计和使用，必须保证其具有足够的强度，以防止锁具钣金模具的变形、破裂和折断。高强度的获得，主要通过适当的热处理工艺。②硬度。锁具钣金模具零件硬度的高低，对锁具钣金模具的使用寿命影响很大，因此也是锁具钣金模具设计的重要指标。③韧性。韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，是锁具钣金模具钢的一种重要性能指标。对韧性的具体要求，应根据锁具钣金模具的工作条件考虑。对冲击载荷较大，受偏心弯曲载荷或应力集中等的锁具钣金模具，都需要足够的韧性。④耐磨性。耐磨性除影响锁具钣金模具寿命外，还影响产品的尺寸精度和表面粗糙度。一般锁具钣金模具材料的硬度要求，应高于坯料硬度的30％～50％，锁具钣金模具材料的金相组织要求，为基体上分布着细小、弥散的细颗粒状碳化物的下贝氏体或回火马氏体。⑤抗疲劳性。抗疲劳力是反映材料在交变载荷作用下，抵抗疲劳破坏的性能指标。根据不同的应用场合，分为疲劳强度、疲劳裂纹萌生力、疲劳裂纹扩展抗力、小能量多冲抗力等。⑥热稳定性。热稳定性表示锁具钣金模具在使用过程中，工作部位因受热而保持组织和性能稳定的能力。对于高速冲裁或剧烈摩擦磨损的冷作锁具钣金模具，宜选择一些具有二次硬化能力的高合金钢。 （科教作文网 zw.nseac.com整理）
        1.2 锁具钣金模具材料的工艺性能  ①锻造工艺性能。②切削加工工艺性能。③热处理工艺性能。热处理工艺的好坏，对锁具钣金模具质量有较大影响。一般要求热处理变形小，淬火温度范围宽，过热敏感性小，脱碳敏感性低，特别要有较大的淬硬性和淬透性。淬硬性，保证了锁具钣金模具的硬度和耐磨性；淬透性，保证了大尺寸模具的强韧性及断面性能的均匀性。
        2  锁具钣金模具材料的种类及特性
        2.1 碳素工具钢  碳素工具钢的含碳量在0.7%~1.3%范围内，价格便宜，原材料来源方便，加工性能好，热处理后可以得到高硬度和高耐磨性，用于制作尺寸不大、形状简单、受轻负荷的锁具钣金模具零件。T10A是最常用的钢材，是性能较好的代表性碳素工具钢，耐磨性也较高，经适当热处理可得到较高强度和一定韧性，合适制作要求耐磨性较高而承受冲击载荷较小的锁具钣金模具。T8A淬透性、韧性等均优于T10A，耐磨性也较高，适合制作小型拉伸、挤压模。
        2.2 低合金工具钢  低合金工具钢，是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。这样可以降低淬火冷却速度，减少热应力和组织应力，减少淬火变形及开裂倾向，钢的淬透性也明显提高。用于制造锁具钣金模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn27CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代号GD)等。
        2.3 高碳高铬冷作锁具钣金模具钢  高碳高铬冷作锁具钣金模具钢包括Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），具有高硬度、高强度、高耐磨性、易淬透、稳定性高、抗压强度高及淬火变形小等优点。高碳高铬钢经锻造后的毛坯硬度较高（大约在550HB左右），内应力较大，在室温下长期停留会发生开裂报废，为消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能，必须进行退火处理。

     2.4 高速钢  高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用低温淬火、快速加热等工艺措施，可以有效地改善其韧性。因此，高速钢越来越多地应用于要求重载荷、高寿命的冷作锁具钣金模具。钨钼系高速钢，因其含碳化物分布较均匀，颗粒细小其抗弯强度与塑性、冲击韧性等都相对较高，而硬度与二次硬化能力都得以保持。 （科教范文网 Lw.nsEAc.com编辑整理）
        2.5 硬质合金  硬质合金具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性，所以用其制作的锁具钣金模具坚固耐用，且制品表面质量好，故适用于大批量生产，主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹模镶块。缺点是脆性大，加工困难，不能锻造及热处理，且成本高，致使其应用受限制。
        2.6 钢结硬质合金  钢结硬质合金是以难熔金属碳化物为硬质相，以合金为粘结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型锁具钣金模具材料，具有硬质合金的高硬度、高耐磨性和高抗压强度，又具有钢的可加工性和热处理性。
        3  锁具钣金模具材料的选用