摘要：通過對汽車模具設(shè)計標準的研究，介紹了幾種常用模具材料的使用性能，以及模具材料的成本、使用壽命等的比對。結(jié)果表明，合理的選用模具的材料，會降低成本、縮短制造周期、方便維修、減少鉗工勞動強度。
模具是沖壓生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝裝備，隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展，模具在兵器工業(yè)、機械工業(yè)及日用品的生產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣泛。我國的模具行業(yè)已步入了高速發(fā)展時期，但模具的制造水平和使用性能與世界上發(fā)達國家相比，還有很大的差距[1]?，F(xiàn)代汽車90%以上的白車身零件，都靠沖壓模具實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
根據(jù)汽車冷沖模具的使用壽命要求：在正常使用、維修狀態(tài)下，能多批次、小批量生產(chǎn)出50萬輛合格零件。故模具材料的性能、質(zhì)量對模具的使用壽命有很大的影響。因此，模具材料的研究和開發(fā)，一直受到模具鋼生產(chǎn)廠商的重視，并得到了迅速的發(fā)展。
1.模具材料的現(xiàn)狀
近年來，我國模具鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展較快，用于制造冷沖壓模具材料主要分為以下幾類：
?。?）高碳低合金冷作模具鋼，如：9SiCr、7CrSiMnMoV、8Cr2MnWMoVS、等。
?。?）抗磨損冷作模具鋼，如：6Cr4W3Mo2VNb、Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等。
?。?）抗沖擊冷作模具鋼，如：4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si等。
（4）冷作模具用高速鋼，如：W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V等。
2.汽車模具材料的使用性能
（1）沖裁模材料的使用要求
對于薄板沖裁模具的用材要求具有高的耐磨性和硬度，而對厚板沖裁模除了要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點外，為防止模具斷裂或崩刃，還應(yīng)具有高的斷裂抗力、韌性。
（2）拉延、整形模材料的使用要求
要求模具工作零件材料具有高的耐磨性和硬度、一定的強韌性以及較好的切削加工性能、良好的抗粘附性（抗咬合性），而且熱處理時變形要小。
根據(jù)汽車廠生產(chǎn)沖壓件的模具現(xiàn)狀，汽車模具主要采用的材料為：鉬鉻鑄鐵、Cr12MoV、鑄態(tài)空冷鋼。
鉬鉻鑄鐵：屬于鎳硬白口鑄鐵系中高鉻白口鑄鐵的一種，由于其共晶組織由一種M7C3型碳化物和奧氏體其它轉(zhuǎn)變物組成，其基體退火成馬氏體后能表現(xiàn)出很高的耐磨性，同時其含有的鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性、錳能顯著提高韌性，而且鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性。其熱處理的方法為表面淬火，大量節(jié)省熱處理時間，淬火后硬度HRC 50以上，熱處理后變形量小。由于其鑄造性好，且鑄造成本較低，可實現(xiàn)整體鑄造，減輕鉗工的工作強度，縮短模具的制造周期。同時由于其硬度相對空冷鋼低，加工時對刀具的磨損較小，具有良好的切削加工性能，加工成本低。在模具工作時，由于鉬鉻鑄鐵的散熱性能優(yōu)于其他幾種模具材料，尤其模具在機械壓力機上工作時，其具有良好的抗粘附性（抗咬合性）能可達化的保護模具，延長模具使用壽命。維修時，可以直接對其表面進行冷焊，大量節(jié)約維修時間。但由于其淬火后的硬度相對較低，耐磨性差，生產(chǎn)高強板的模具不會采用鉬鉻鑄鐵。
Cr12MoV：屬于高碳高鉻鋼，其含有大量的碳化物和高合金度的馬氏體。使鋼具有高硬度、高耐磨，其硬度與耐磨性要高于鉬鉻鑄鐵。其含有的釩能細化晶粒增加韌度，又能形成高硬度的VC，以進一步增加鋼的耐磨性；鉻又使鋼具有高的淬透性和回火穩(wěn)定性。經(jīng)整體淬火后，需要1～2次的回火，熱處理時間較長。火后硬度可以達到HRC 60-62。但熱處理后變形量要大于空冷鋼，消除變形困難，容易降低模具的精度。生產(chǎn)Cr12MoV模具鋼的方法為鍛造，生產(chǎn)成本較高，同時由于鍛造工藝的局限性，Cr12MoV鋼只能分塊鍛造，制造模具時還需要拼裝鑲塊，增加了鉗工的勞動強度，延長了模具的制造周期，成本也隨之增加。同時由于其硬度相對空冷鋼高，加工時對刀具的磨損較大，增加了切削加工的時間和成本。另外，由于Cr的大量存在，鋼液結(jié)晶時析出的大量共晶碳化物，形成帶狀或網(wǎng)狀碳化物脆性區(qū)，其塑性、韌度差，裂紋很容易在這里萌生與擴展，往往成為裂紋產(chǎn)生的主要原因，使其使用壽命降低。對其維修時，由于焊接性能差，不能直接對其表面進行冷焊，需要加熱并保溫一段時間后，再對其表面進行焊接，大量浪費維修時間。
鑄態(tài)空冷鋼：是一種以鑄代鍛的高碳低合金鋼，其含有的錳使鋼有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性。其熱處理的方法也為表面淬火，然后空冷即達到淬火的目的，大量節(jié)省了時間和成本。火后硬度可達HRC 55以上，不須其他加工，所以變形很小，并且隨淬火溫度的升高變形量逐漸減小[2]?？绽滗撨M行表面淬火后，淬硬層下有高韌性基體作襯墊，韌性高于Cr12MoV，工作時不容易產(chǎn)生開裂、崩刃現(xiàn)象。但由于鑄態(tài)空冷鋼不能整體鑄造，在加工模具前，需要鉗工將鑲塊拼接好后在進行機加，鉗工勞動強度增加，延長了制造周期，增加了制造成本。但由于其可以使用泡沫板材制造成近型模具型，可以節(jié)省鑄造費用以及部分加工費用，又可以降低部分成本。其硬度相對鉬鉻鑄鐵高，加工時對刀具的磨損較大，增加了切削加工的時間，增加了加工成本。另外，空冷鋼具有良好的焊接性能，從而模具獲得較高的使用壽命。制造有偏差時可以直接進行補焊，經(jīng)打磨修整即可達到理想的效果，大量的節(jié)約了維修時間。
基于以上性能介紹，適用于拉延凸模、凹模、壓料圈的材料為鉬鉻鑄鐵和Cr12MoV；適用于整形模的材料為鉬鉻鑄鐵、Cr12MoV、鑄態(tài)空冷鋼；適用于修沖模具的材料為Cr12MoV、鑄態(tài)空冷鋼。
3.結(jié)論
故經(jīng)過上述材料性能對比以及對生產(chǎn)現(xiàn)狀的經(jīng)驗積累，對于普通鋼板（如DC01、DC04、DC06、B170P1等），料厚在1.2以下時，由于板材的屈服強度在260MPa以下[3]、硬度比較低的鋼板，拉延模具的材質(zhì)選用鉬鉻鑄鐵即可；修沖模具的材質(zhì)選用鑄態(tài)空冷鋼即可；翻邊整形模具工作部分的包容型面等要求高韌性的地方，鑲塊材質(zhì)選用鑄態(tài)空冷鋼即可，工作部分的被包容型面等要求具備高耐磨性的地方，鑲塊材質(zhì)選用鉬鉻鑄鐵即可。
對于高強鋼板（車身常用材料，如B280VK、B340/590DP、B400/780DP、SAPH440等），以及料厚在1.2以上時，由于板材的屈服強度在260MPa以上，590MPa以下[3]、硬度比較高的鋼板，拉延模具的材質(zhì)選用Cr12MoV即可；修沖模具的材質(zhì)選用Cr12MoV即可；翻邊整形模具工作部分的包容鑲塊材質(zhì)與被包容鑲塊材質(zhì)選用Cr12MoV即可。（內(nèi)容出自http://www.xzbu.com/8/view-6007402.htm）