9Mn2V冷作模具钢综合解析

9Mn2V冷作模具钢综合解析
1. 材料概述与核心特性

9Mn2V钢

是一种

低合金冷作模具钢执行国家标准GB/T 1299，归类为经济型工具钢。其核心优势在于

不含镍、铬元素

，通过高碳（0.85%~0.95%）与锰（1.70%~2.00%）、钒（0.10%~0.25%）的协同作用，实现高硬度（淬火后≥62 HRC）、低淬火变形率（0.05%~0.08%）及细小晶粒组织。钒元素显著细化晶粒，降低过热敏感性，碳化物分布均匀性优于CrWMn钢，脱碳倾向低于9SiCr钢

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该钢种兼具

工艺经济性与性能平衡性

：

• 
  
  淬透性优异
  
  ：油淬临界直径达30~70 mm，适合较大截面模具的均匀硬化；
• 
  
  耐磨性突出
  
  ：高碳含量与弥散碳化物提供优异抗磨损能力；
• 
  
  变形控制精准
  
  ：淬火后尺寸变化极小，适用于精密模具制造。
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• 4

2. 化学成分与物理特性

2.1 化学成分设计

9Mn2V的合金配比以高碳为基础，辅以多元强化元素，具体成分范围如下：

元素

含量（%）

核心作用

碳(C)

0.85~0.95

提供基础硬度与耐磨性

锰(Mn)

1.70~2.00

提升淬透性，降低过热敏感性

钒(V)

0.10~0.25

细化晶粒，抑制碳化物偏析

硅(Si)

≤0.40

辅助脱氧，改善强度

硫/磷

≤0.030

严格控制杂质含量

钒的核心贡献

在于形成VC碳化物，细化晶粒至8~9级，显著提升材料的热稳定性和耐磨性

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2.2 物理与热学参数

• 
  
  临界温度
  
  ：Ac₁≈735℃，Acm≈860℃，Ms（马氏体转变点）≈211℃；
• 
  
  退火硬度
  
  ：≤229 HB，便于切削加工；
• 
  
  热膨胀特性
  
  ：线膨胀系数随温度平缓上升，利于保持尺寸稳定性。
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• 4

3. 热处理工艺与力学性能

3.1 核心热处理工艺

• 
  
  退火工艺
  
  
  • •等温球化退火：750~770℃保温1~2小时 → 680~700℃二次保温2~3小时 → 缓冷至500℃出炉，硬度≤229 HB；
  • •目的：消除网状碳化物，改善切削加工性。
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• 
  
  淬火工艺
  
  
  • •温度780~810℃油冷，硬度≥62 HRC；
  • •复杂模具可采用贝氏体等温淬火减少变形（变形率≤0.08%）。
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• 
  
  回火工艺
  
  
  • •温度150~200℃空冷，硬度60~62 HRC；
  • 
    
    注意
    
    ：200~300℃为回火脆性区，需避免使用。
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3.2 力学性能表现

• 
  
  硬度与耐磨性
  
  ：淬火后硬度≥62 HRC，碳化物均匀分布赋予优异耐磨性，适用于薄板冲裁（料厚<1mm）；
• 
  
  韧性特点
  
  ：冲击韧性中等，不适用于高冲击载荷模具（如重锤冲头）；
• 
  
  变形控制
  
  ：油冷淬火后型腔微缩，平面轻微凸起，分级淬火可进一步减少变形。
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4. 典型应用领域

9Mn2V凭借

高精度与微变形特性

，主要应用于以下场景：

1. 1.
   
   精密量具与样板
   
   
   • •块规、量规、卡尺等，依赖淬火后尺寸稳定性（误差≤0.01mm）；
2. 2.
   
   小型冷作模具
   
   
   • •冲裁模（料厚<3mm）、弯曲模、落料模，生产批量<10万件时寿命达6~7万次；
3. 3.
   
   轻金属加工工具
   
   
   • •丝锥、搓丝板、铰刀等，淬火变形量可控在0.05mm/m内；
4. 4.
   
   塑料成型模具
   
   
   • •热固性塑料模、高耐磨镶件（硬度46~52 HRC），适用于低冲击工况。

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5. 工艺创新与性能提升

5.1 深冷处理技术

• 
  
  机理
  
  ：-196℃深冷促使马氏体析出超微细碳化物；
• 
  
  效果
  
  ：耐磨性提升30%，模具寿命提高10倍（如不锈钢拉伸模寿命达3万件以上）。
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5.2 表面强化工艺

• 
  
  盐浴硫氰共渗
  
  ：显著提升抗粘着能力，适用于高速冲压模具；
• 
  
  气体氮碳共渗
  
  ：表面硬度≥1000 HV，延长精密量具使用寿命。
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5.3 加硬处理方案

• 
  
  流程
  
  ：500~600℃预热 → 850~880℃保温 → 油冷至50~100℃ → 200℃回火；
• 
  
  效果
  
  ：硬度保持48 HRC以上，模具寿命可达80万模次。
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6. 综合优势与局限性

6.1 核心优势

• 
  
  经济性
  
  ：不含镍、铬，成本较Cr12系列低约30%；
• 
  
  工艺适应性
  
  ：常规油淬即可满足硬化需求，无需复杂设备；
• 
  
  精度保障
  
  ：微变形特性减少后续精修工序，适合复杂型腔模具。
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6.2 应用局限

• 
  
  韧性不足
  
  ：避免高冲击载荷或低温环境；
• 
  
  耐蚀性弱
  
  ：长期接触水汽需表面镀铬处理；
• 
  
  尺寸限制
  
  ：最大硬化截面≤70mm，大尺寸模具建议选用高淬透性钢种。
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• 4

结语

9Mn2V作为经典经济型冷作模具钢，以

高硬度、低变形及工艺简便性

在精密制造领域持续发挥价值。其性能平衡点在于“以适度韧性换取尺寸稳定性”，未来通过深冷处理与表面改性技术的结合，可进一步拓展其在高端模具中的应用潜力