LM2高速钢 高耐磨钢材

LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)钢属于冷热兼用基体钢，其成分与高速钢淬火组织中基体的化学成分基本相同，LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)基体钢具有良好的热强性，高的高温强度、高温硬度，其回火稳定性和耐磨性也好，适用于要求强韧性高的冷作模具，也可用作热挤压模具。

　　(质量分数,%)

　　LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)基体钢的特点主要是含碳量稍高，可以增加一次碳含量，提高耐磨性，加入少量的强碳化合物元素钒V和钛Ti，以形成比较稳定的碳化物TiC，提高钢的耐磨性，阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能，TiC在淬火加热时不易溶于奥氏体中，相对减少了基体中的碳含量，有利于提高钢的强韧性。

　　LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)基体钢适用于要求强韧性高的冷作模具，也可用作热挤压模具。在冷挤压、厚板冷冲、冷镦等模具得到了广泛应用。

　　硬度HRC 抗压强度/MPa 抗弯强度/MPa 冲击韧度k(J/cm2) 断裂韧度K1C(MPa/mm3/2)

　　LM2(6Cr5Mo3W2VSiTi)基体钢的锻造工艺规范见下表：

　　预备热处理(退火选用等温退火工艺，加热温度为850~870℃，保温2~3h；等温温度为730~750℃，保温4~6h，炉冷到500℃以下出炉空冷，退火后硬度≤241HBS，组织为粒状珠光体。

模具钢分类

美国按模具服役条件将模具钢分为三大类，美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。其中，冷作模具钢又分出12小类，热作模具钢9小类，塑

料模具钢2小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素：

　　◆ 尺寸大小和形状的复杂性，

　　◆ 被加工的材料，

　　◆ 耐久性要求或设计寿命。

1.冷作模具钢 　　（1）分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。

　　◆ W组即水淬工具钢，有11个钢种，7个碳素工具钢，含碳量从0.7%-1.3%。

　　◆ O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%，

　　◆ A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。

　　◆ D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。

　　◆ S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。

　　用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。

　　（2）冷作模具钢的选用

　　冷作模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具，硬度低于HRC60- 62，主要用S类和部份A类和最普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模，如汽车外型冲压件，主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。

　　高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。

　　粉末模具钢有优良的耐磨寿命，硬度不大高HRC60-62，应用相当多。

　　碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。

2.热作模具钢

　　美国热作模具钢分二大类：热作模具钢，和超级热强合金。

　　热作模具由于在有温度的条件下工作，要求材料具有热强性和热耐磨性，为了保证模具的使用寿命模具要冷却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。

　　按热强性排列的主系列进行选材:

　　低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21，H22）。

　　非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时，可以选择6H1，6H2。

　　当要求模具以热作耐磨性为主时，可以选择D2，D4→M2，M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的，但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差，不能在急

冷急热状态下使用。

3.塑料模具钢 　　美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家，以P来表示为主，共分为五类。

　　◆ 渗碳型塑料模具钢：P1，P2，P3，P4，P5，P6。这类钢含碳量很低，主要是美国早期及用挤压成型制模法，要求冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量最小。

　　◆调质型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。

　　◆ 中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13，而L2和S7，O1和A2也有应用。这一类的特点是：

　　（1）基本属二次硬化金钢，500-600oC时的热强性好。

　　（2）含铬较高，大气腐蚀性好。

　　（3）淬透性极好，适用于大模块。

　　◆不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。

　　◆时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。

　　塑料模具钢的选用

　　薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。

　　高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。

　　非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。

　　高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。

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