热锻模具用材的选定与特性分析

冷作模具主要用材是高速工具钢。其中包括冷作工具钢和热作工具钢。大批量生产用模具使用超硬合金。锻造设备辅助部件使用低合金钢和碳素钢。

冷锻模具用材性能比较

超硬合金的压缩强度高、耐磨性好，但缺点是抗拉强度和韧性很低。反之，机械结构用碳素钢韧性高但耐磨性差。耐磨性和韧性是互为相反的特性。选择更佳模具材料是一件很困难的事情。

各种模具用材的特性

1）超硬合金

锻造工具使用的超硬合金是高Co材料Wc-co，co含量在10%以上。冷锻工具应根据需要，合理地区别使用超硬合金和工具钢。超硬合金和工具钢的主要特性差别如下。

（01）超硬合金的优点

① 硬度高、耐磨性好；

② 压缩强度高；

③ 纵弹性系数是工具钢的2.5-3.0倍；

④热膨胀系数小（约为工具钢的1/2）；

⑤ 导热率高（约为工具钢的3倍）。

（02）工具钢的优点

① 抗折强度、抗拉强度高（约为超硬合金的2-3倍）；

② 韧性好、弹塑性变形量大；

③ 被切削性好；

2）高速工具钢

冷锻、温锻的工具、模具使用的材料是兼有耐磨性、韧性和耐热性的高速工具钢。近年来，使用的主流高速工具钢是Mo系高速工具钢SKH51。此外， 也 使用SKH55、SKH57。SKH55、SKH57钢中为提高耐磨性和耐热性添加了W、V、Co。

（1）高速工具钢的耐磨性：基体钢高速钢＜SKH51＜SKH55＜SKH57。

（2）高速工具钢的韧性：SKH57＜SKH55＜SKH51＜基体钢高速钢。

（3）高速工具钢的耐热性：基体钢高速钢＜SKH51＜SKH55＜SKH57。

3）冷作工具钢

冷锻模具一般使用skd11。SKD11含有较多的碳化物，并且成分接近于SKD61，具有实用的耐磨性和韧性。其他冷作工具钢有SKD12、SKD1等。大型冷锻模具一般使用冷作工具钢。与高速工具钢相比，冷作工具钢的淬透性、热处理变形和尺寸变化小。冷作工具钢用于冷锻的冲头和模具。

4）低合金工具钢

过去小批量生产锻造品时，锻造工具使用的是低合金工具钢SKS2、SKS3、SKS31。应力冲头用材是：Φ30MM以下的小径冲头使用SKS2（850℃油冷、60HRC以上），30MM以上的大径冲头使用SKS3（屈服强度略有不足）。由于低合金工具钢的热处理、硬度的局限性，仅将低合金工具钢用于锻造设备中不承受大负荷的辅助部件。