材料的強度與韌性以及韌性與耐磨性之間往往此消彼長。因此，在冷沖頭的選材與熱處理過程中，我們應(yīng)著重考慮鋼的強度、韌性和耐磨性。

大家都知道影響模具壽命的8大基本因素是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具材料、冷熱加工工藝、熱處理、研磨、機床的調(diào)整與操作、被加工材料的性質(zhì)與狀態(tài)、潤滑條件及模具的服役環(huán)境。

一、冷沖頭的受力分析

對于冷沖頭應(yīng)主要考慮鋼的強度、韌性和耐磨性。強度與韌性以及韌性與耐磨性之間往往此消彼長。當(dāng)主要失效方式是脆性開裂時，可考慮選擇強度較低但韌性更好的材料，或制訂合理的熱處理工藝以改善鋼的韌性。從兼顧韌性和耐磨性的角度來看，除了整體合理選材外，亦可考慮在保證韌性的同時采用合理的表面處理以改善模具的耐磨性。

按使用工況，常用的冷沖頭可分為三種，即沖裁沖頭、冷鐓沖頭和冷擠壓沖頭。

沖裁沖頭主要受到較小的沖擊載荷、較重的摩擦，主要的早期失效方式是磨損，因此選材和熱處理時應(yīng)著重考慮提高其強度和耐磨性，其次才是韌性。

冷鐓沖頭主要受到很大的沖擊載荷和強烈的摩擦，主要的早期失效方式是斷裂，因此選材和熱處理時應(yīng)著重考慮提高其韌性，同時結(jié)合表面處理改善其耐磨性。

冷擠壓沖頭主要受到很大的壓縮載荷和強烈的摩擦，主要的早期失效方式是壓潰和磨損，因此選材和熱處理時應(yīng)著重考慮提高其屈服強度，同時結(jié)合表面處理改善其耐磨性。

二、熱處理與材料力學(xué)的性能分析

為準(zhǔn)確把握常用沖頭材料的材質(zhì)與熱處理的關(guān)系，我們做了許多的力學(xué)性能試驗，上表中列出了部分?jǐn)?shù)據(jù)。分析表中數(shù)據(jù)：

1、淬火溫度的影響

以No1、2為例，當(dāng)淬火溫度提高時，抗壓強度和抗壓屈服強度都得到較大提高，即強度提高了;

但同時抗彎強度和撓度降低了，即韌性略有降低。這是因為提高淬火溫度，雖然可以在組織中融入更多的合金元素和碳元素，提高了硬化效果，但也使鋼的晶粒長大，使韌性降低。

2、深冷處理的影響

以No3、4為例，深冷處理同時提高了SKH51的強度和韌性。深冷處理具有改善許多模具鋼強度、韌性的現(xiàn)象已得到公認(rèn)，但其改善機理尚需進(jìn)一步研究。有文獻(xiàn)表明深冷處理過程中，微細(xì)碳化物在馬氏體的位錯線和孿晶面等微觀缺陷處析出，并認(rèn)為這是其改善強韌性的原因。

三、冷沖頭選材與熱處理實例

1. 沖孔翻邊沖頭

某客戶生產(chǎn)空調(diào)機冷卻用鋁翅片，原用HAP40材料經(jīng)1160℃淬火，560℃回火，硬度達(dá)到65.5HRC，使用壽命可達(dá)1100萬次，失效方式為磨損。

分析鋁薄膜厚度也就在0.15mm左右，沖擊載荷很小，壽命低的主要原因是耐磨性差，應(yīng)從提高耐磨性著手。遂提高淬火溫度為1180℃淬火，仍560℃回火，硬度達(dá)到66.5HRC，使用壽命就提高到2000萬次以上。

2. 冷鐓沖頭

某客戶使用冷鐓模生產(chǎn)自行車用零件，原用SKH51材料經(jīng)1180℃淬火，560℃回火，硬度達(dá)到63HRC，使用壽命只有幾千次，失效方式為斷裂。

分析這主要是材料韌性不足，便改為韌性更好的DC53經(jīng)1030℃淬火，530℃回火，硬度為61HRC?？紤]到DC53不如SKH51耐磨，又對表面進(jìn)行PVD鍍膜處理，使用壽命就提高到20萬次。

3. 冷擠壓沖頭

長沙博潤某客戶使用冷擠壓模生產(chǎn)汽車用零件，沖頭直徑達(dá)φ38，原用SKH51材料經(jīng)1180℃淬火，560℃回火，硬度達(dá)到62HRC，在試模時僅壓了一次，就被壓短了2mm，外徑也變粗。經(jīng)磨細(xì)后使用，只用了1000次即告斷裂。

經(jīng)過計算，理論上該沖頭工作時所受的壓強高達(dá)2600MPa，接近SKH51的抗壓屈服強度，加上該沖頭較粗，由于材料不均或熱處理的體積效應(yīng)原因，很難做到內(nèi)外均勻一致，導(dǎo)致沖頭的抗壓強度低于理論值。后改用強度更高、均勻性更好的HAP40材料，用1180℃淬火，560℃回火，硬度達(dá)到66.5HRC，使用壽命就提高到20000萬次以上。

長沙市博潤模具有限責(zé)任公司成立于2008年，以自主研發(fā)“NITONI“牌高精密模具配件,模具頂針,頂針?biāo)就?/a>,沖頭,導(dǎo)柱導(dǎo)套,模具標(biāo)準(zhǔn)件及各類非標(biāo)準(zhǔn)件為依托，本著“博中華之長，潤全球之業(yè)”的企業(yè)精神，致力于高精密模具配件的開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)與銷售，已發(fā)展成一家集塑膠模具零配件、沖壓模具零配件及壓鑄模具配件等產(chǎn)品為一體的制造生產(chǎn)商和出口供應(yīng)商。