如何选择冲模零件的材料及热处理要求

冲压生产实践证明:冲模质量的好坏、使用寿命的长短以及制品精度的高低，在很大程度上取决于模具零件材料的选用及热处理硬度要求。故设计者在设计冲模时，一定要根据各类冲模使用性能及服役条件，认真选用材料和制定合理的热处理工艺要求。

1.冲模对材料性能要求

冷冲模所使用的材料主要是钢材，其本身应具有如下性能要求:

1)材料经淬、回火后应具有较高的硬度(60HRC以上)以及抗压、抗弯等变形抗力。

2)材料应具有较高的韧性，即抗疲劳、抗断裂的能力。

3)材料应具有较高的耐磨性能。

4)材料应具有较好的冷热加工工艺性。

5)材料应具有良好的抗粘附性。

表2-140列出了常用模具钢材的化学成分及主要用途，供选用时参考。

表2-140 冲模常用钢材牌号、化学成分及用途

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2.冲模零件材料选用原则

在选用冲模零件材料时，应遵循下述原则:

(1)要选用淬透性良好的材料

在冲模使用中，大多数冲模除要求表面有足够的硬度外，还要求心部要有足够的韧性。如对于大型模具，若用淬透性较差的材料，表面淬硬后其心部没淬透，这样即使在回火后也不能得到高的强度和韧性，影响了冲模的质量。所以，在选择材料时，一般应选用淬透性能好的钢材，这是为了使其在淬火后能获得较均匀的应力状态，以避免开裂或变形，如在冲裁模中，凹模通常要用淬透性较好的材料，而凸模则要求低些。

(2)要选用抗回火稳定性高的材料

冲模在工作时，由于和被加工材料发生强烈的挤压和摩擦，会形成较高的温度，这就要求冲模材料本身要具有较高的抗回火稳定性，也就是要在一定温度下能有保持硬度的能力。一般说来，碳素钢和低合金钢抗回火能力差，若采用不同程度的含铬和含钼的合金钢，能显著提高冲模的这种性能。

(3)要选用能抗热处理变形的材料

零件经热处理会发生变形，主要是由于材料特性引起的。是在加热冷却过程中产生的热应力和相变应力所引起膨胀与收缩造成的。所以，在选用材料时，对一些形状复杂、截面厚薄不均的零件，不宜采用淬透性差的材料，可选用一些高碳、高合金淬透性较好的钢材。

(4)要根据冲模所冲制品批量选用

对于需冲压数量较多的冲模一般选用优质合金钢制造，而对于制件数量较少的冲模可采用价廉的碳素钢制造。

(5)要根据冲模精密程度选择

在制造小型精密而复杂的冲模时，可选用优质钢材如合金钢制作，而对于比较简单的冲模应采用比较便宜的钢材制作。对于大型冲模的凸、凹模，可以采用局部嵌镶结构制作，以节省贵重钢材。(https://www.xing528.com)

(6)要根据零件功用选择

冲模的关键零件，如凸模与凹模，可采用优质钢材制作，而其他零件可以采用一般钢材制作。但对于比较简单的冲裁凸模和凹模以及弯曲模与拉深模，如果是用来冲制数量不多或者厚度不大的有色金属或黑色金属，多半用优质的碳素工具钢来制造，在工作中承受强烈冲击的冲模，可用T10A钢；但对于不承受强烈冲击的冲模，可用抗磨能力强但比较脆的T8A钢制造。对于生产批量较大的冲模，其凸、凹模可采用Cr12钢制造。

总之，在选用冲模用钢材料时，既要考虑材料的性能，又要考虑冲模的成本，两者要综合分析，进行选用。

3.冲模零件推荐用钢材及热处理要求

(1)工作零件

工作零件(凸、凹模)推荐用材料见表2-141。

表2-141 冲模工作零件(凸、凹模)推荐用钢材及热处理要求

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(2)辅助零件

辅助零件推荐用钢材及热处理要求参见表2-142。

表2-142 冲模辅助零件推荐用钢材及热处理要求

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4.冲模材料选用注意事项

冲模材料的选用，主要是对成形零件凸、凹模材料的选择。对于结构零件，现已标准化，设计时可直接按GB选取。而冲模工作零件则需要按前述选用原则根据制件的批量大小、复杂程度及本身材料进行认真分析，选出既能满足冲模性能要求又能使冲模成本低廉的模具材料。

(1)冲裁类凸、凹模材料的选择

在选择冲裁凸、凹模材料时，应根据模具的工作条件和失效的特点，量材而选用。如形状简单、尺寸较小受力又较少的凸、凹模，只要热处理工艺适当，性能即可以得到满足，即当生产制品批量不大时，可选用碳素工具钢，这样可大大节约优质模具钢材、降低成本；假如批量较大，就应选用变形小，耐磨性高的合金工具钢。对于大、中型冲模，其材料要占整个模具成本的10%～18%左右，故应选用变形小，耐磨性高的合金工具钢比较适宜。

(2)弯曲凸、凹模材料选择

在选用弯曲凸、凹模材料时，应根据所弯曲的材料厚度及材料性能以及弯曲形状、弯曲件大小及批量来选取。当弯曲件批量较大时，应选用硬度高、耐磨性好的材料或硬质合金，这样可延长模具的使用寿命。

(3)拉深凸、凹模材料选择

在选用拉深凸、凹模材料时，应根据制件的批量大小和模具大小来考虑。同时，还应考虑被拉深材料的类型、厚度和变形程度。一般中小型普通拉深模，可以选用质量较好的模具钢，而大型模具在满足工作要求的前提下，可采用比较廉价的球墨铸铁作为凸、凹模材料。若拉深批量较大，为延长使用寿命，也可以采用硬质合金作为凸、凹模材料，或选用高合金钢及高速工具钢等。