简述低合金工具钢性能及用途
用于制造冷作模具的低合金工具钢钢号有9SiCr、CrWMn、9CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV、GCr15、60Si2Mn、65Mn、6CrW2Si、GD，美国AISI标准中的O1(MnCrWV，相当于9CrWMn)、O2(MnCrMoV，相当于9Mn2V)，日本JIS标准中的SKS3(相当于9CrWMn)、SKS31(相当于CrWMn)，法国NF标准中的90MnV8(相当于9Mn2V)，德国DIN标准中的90MnCrV8等，为了让大家更深入地了解它们的性能，弘超技术中心结合实际应用进行综合评述。
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量(合金元素总量＜5%)合金元素冶炼而成的。由于合金元素的加入，如Mn、Cr、Si、Mo等，提高了钢的淬透性，因而可采用油淬，并且分级淬火和等温淬火所允许的工模具尺寸增大，有利于减小淬火畸就和开裂的倾向性。钢中加入W、Mo、V、Ti可降低钢的过热敏感性，起着细化晶粒、改善强韧性的作用。但是有些钢种如CrWMn等，网状二次碳化物析出倾向性增大，又由于碳及合金元素的偏析严重，易出现碳化物液析、碳化物聚集及碳化物带状组织等。
⒈9SiCr钢适用于制造形状复杂、要求畸变小的中、小型冷冲模。9SiCr负铁碳化物较细小且分布均匀，热处理畸变又小，还适用于制作螺纹滚压模具。9SiCr钢中含硅较高回火稳定性提高，在250℃回火时，硬度不低于HRC60，但含硅量较高，却带来了退火后硬度较高和加热过程中易脱碳等特点。
⒉CrWMn钢具有高的淬透性，淬火后组织中保留较多的残余奥氏体，因而淬火畸变小，适用于制造淬火时要求畸变小、形状复杂的中、小模具。如冷冲、冷挤压凹模，落料冲孔模等。CrWMn钢中的钨、铬、锰是碳化物形成元素，在淬火及低温回火状态下，钢中含有较多的碳化物(与9SiCr、9Mn2V钢相比)，因而具有较高的硬度和耐磨性，钨还能细化晶粒，使钢获得较好的韧度并减小过热敏感性。但是CrWMn钢对形成碳化物网比较敏感，这种钢因网状碳化物的存在，又使钢的韧度变坏，模具的薄弱部分易于崩落，从而降低了模具的使用寿命，所以，应严格控制热加工工艺和球化退火前的正火工艺。
⒊9CrWMn钢的用于与CrWMn钢相似，淬透性要低些，但因钢的含碳量减小，使碳化物分布均匀性提高，常用作允许畸变小的、形状复杂的冷冲模和冷剪金属的长刀片。9CrWMn钢的退火加热温度为780~800℃，淬火加热温度为800~830℃，油中冷却后的硬度为HRC62~64，经170~230℃回火后的硬度为HRC60~63，经230~275℃回火后为HRC56~60。
⒋美国的O1(MnCrWV)是一种“少量多元”合金化的钢，其化学成分为：0.85%~0.95%C、0.20%~0.4%Si、1.00%~1.30%Mn、0.40%~0.60%Cr、040%~0.60%W，约0.20%V。此钢与CrWMn钢相比，钢中的碳化物分布比较均匀，生成网状碳化物的倾向性比较小。O1钢球化退火加热温度为760~790℃，退火后的硬度为HBS183~212。淬火加热温度为800~840℃，油冷，淬火硬度为HRC64~65.4，经150~260℃回火，硬度为HRC62~57。O1钢淬透性也比较高， O1钢淬火畸变小，回火时在150~200℃畸变量最小，超过200℃回火时，由于残余奥氏体分解，畸变量有些增加，250℃回火时畸变量最大，以后逐渐减小。O1钢淬火加热时晶粒不易长大，韧度较好。
⒌9Mn2V钢的淬透性与CrWMn和9SiCr钢相近。由于钒的加入能显著细化晶粒，减小钢的过热敏感性，改善锰在钢中的不良影响。9Mn2V钢在模具制造上不仅可以代替碳素工具钢的碱浴淬火，而且可以提高模具性能，显著增加使用寿命，可用于制造胶木模、冲4mm以下的薄板的冷冲模。9Mn2V钢的回火稳定性稍低，要过到一般模具所要求的硬度，回火温度不能超过180℃。
⒍GCr15轴承钢也常常用来制造工具、量具、机床轴承和冷作模具，使用效果比较满意。工具钢服役时的工况与轴承承并不完全相同，一般不承受高负荷下的点或线接触疲劳，但经常承受冲击、磨损、弯曲、剪切，有时还有一定的温升，因此，要求工模具具备优良的强韧性。在具备一定的硬度、强度、耐磨性的同时，还要求有较高的多冲寿命、断裂韧度和良好的抗弯及抗扭转性能。由于其性能要求与轴承的性能要求不完全一致，因而工模具的热处理工艺和组织也有其特点，例如双细化工艺、等温淬火工艺等，常常能在工模具制造过程中优先推广应用，并已取得一定的效益。
⒎6CrW2Si钢。铬钨硅钢系合金工具钢有三个钢号：4CrW2Si、5CrW2Si和6CrW2Si，三个钢号只有含碳量的差异。其中，6CrW2Si钢强度最高，耐磨性最好，韧度相对较差；4CrW2Si钢韧度最好，强度、硬度稍低。钨的碳化物Fe3W3C不易在淬火加热时溶解，因此，可以有效地细化晶粒，提高耐磨性；但钨有促进碳化物偏析的作用。硅溶入固溶体中，能提高疲劳强度，使临界点上升，所以，淬火加热温度较高；硅钢有脱碳敏感性，需要防止工件肿碳。铬钨硅钢系淬透性高，回火稳定一好，等温转变比较稳定，有利于分级淬火和等温淬火，可以用来制造冲击工具、刀具，也可以用来制造冷作模具。
⒏60Si2Mn钢。60Si2Mn钢是一种弹簧专用钢种，具有高的屈服强度、高疲劳极限和优良的塑性；钢材价格低廉；热处理工艺简单，用于制造冲击工具、模具。标准件行业多用其制造冷镦冲头、螺母冷镦模具、冷冲孔模具等。60Si2Mn钢有较高的强韧度和抗回火稳定性，但耐磨性稍低，淬透性也不高，油淬临界直径为25~30mm，因此，只能用作小型工模具。钢材含硅量高，有石墨化倾向和较高的脱碳敏感性。
⒐7CrSiMnMoV钢www.hongchao-dg.cn。7CrSiMnMoV钢是GB/T 1299-2000标准中新纳入的，适用于火焰淬火用的低合金工具钢。火焰淬火模具钢是近20年来为适应大型、特大型模具简化热处理工艺、缩短生产周期、节约生产成本而发展起来的新型钢种。7CrSiMnMoV(曾用代号CH-1)是我国研制的低合金空冷淬硬钢，该钢既适用于火焰表面淬火，也可整体加热淬火，淬火畸变小。该钢的淬火温度很宽(适于火焰加热用)，在850~1000℃范围内变化，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达HRC60以上。该钢焊接性能良好。7CrSiMnMoV钢的锻后退火可采用普通退火工艺，即加热温度840~860℃，保温4~5h，以小于等于20℃/h的冷速冷至550℃出炉空冷；也可采用等温退火工艺，即加热温度820~840℃，保温2~4h，炉冷至680~700℃等温3~5h，然后炉冷至550℃出炉空冷。退火后的硬度小于等于HBS235。常用淬火温度870~900℃，油淬硬度HRC6~64，空冷淬火硬度HRC61~63。回火温度160~200℃，回火后油冷或空冷，硬度HRC58~62。7CrSiMnMoV钢主要用于制作大型模具镶块，以及冲压模、拉伸模、成形模、下料模、胶木模、陶土模等。