4.2 冲压常用材料的牌号及冲压特点

4.2.1 黑色金属材料

由前述可知：黑色金属主要是指钢铁材料。冷冲压常用的钢铁材料主要包括以下几种：

1.普通碳素结构钢

普通碳素结构钢一般用Q表示，其后面的数字表示材料的上屈服强度 R _eH 值，并用A、B、C、D表示四个质量等级。F表示沸腾钢，而镇静钢不用符号标注。如Q215AF表示普通碳素结构钢，上屈服强度 R _eH =215MPa, A级沸腾钢种。

表4-1列出了普通碳素结构钢的主要化学成分及性能特征，供选用时参考。

普通碳素结构钢主要适用于一般结构冲压件。如Q235钢，它具有一定的伸长率和强度、韧性较好，很适于冲压成形。

2.优质碳素结构钢

优质碳素结构钢是冲压生产大量使用的原材料。其表示方法：如08F表示碳的质量分数为0.08%的优质碳素结构钢；45表示碳的质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。优质碳素结构钢的性能指标见表4-2。

为适应冲压加工的需要，各钢厂目前专门生产出各种规格的碳素结构钢冷轧钢板及韧带。其等级分为最深拉深级“Z”、深拉深级“S”、普通拉深级“P”等。其性能指标见表4-3。

在供货时，除了性能指标外，板材还规定了表面质量等级，即Ⅰ级为高级精整平面，Ⅱ级为较高级精整平面，Ⅲ级为普通级精整平面，可根据需要进行选用。其供货规格尺寸可参见表4-4。

3.碳素工具钢

碳素工具钢一般用“T”+数字表示，后面的阿拉伯数字为以名义千分数表示的碳的质量分数。优质碳素工具钢在尾部加“A”。例如T8表示碳素工具钢，碳的质量分数为0.8%；T10A表示优质碳素工具钢，碳的质量分数为1.0%。在冲压生产中，碳素工具钢常用于冲模的凸、凹模，其主要性能指标参见表4-5。

4.合金工具钢

合金工具钢是指在钢中除了含硅、锰、磷、硫以外，为使其具有一定的性能，在冶炼时专门加入铬、钼、钨、钒、钛等某些元素的特种钢材，又称合金钢。它的表示方法是以平均万分数表示碳的质量分数并放在开头，合金元素的含量标在该元素符号之后并以百分数表示。如12Cr2Ni4，表示含C0.12%、Cr2%、Ni4%。

在冲压生产中，常采用合金工具钢Cr12、9CrSi、Cr12MoV、9Mn2V、CrWMn来作为模具工作零件材料；而电工用合金钢D21、D31、D81、D48等硅钢，主要作为冲压原材料，其供应的材料通过冲模冲压后作为电动机、电器、电子工业的转子、定子以及变压器等零件，是冷冲压生产常遇到的特殊钢材；此外，20Cr13、10Cr15、06Cr18Ni11Ti等不锈钢材也在冲压加工中常常遇到，但对于这种不锈钢板材，在冲压时，应注意以下几点：

1）在冲压时为了能获得好的塑性，应使材料处于软态下作业。如对于马氏体型钢的不锈钢12Cr13、20Cr13、40Cr13等应进行退火后冲压成形；而对于奥氏体镍铬不锈钢12Cr18Ni9、06Cr18Ni11Ti应进行淬火等软化处理后再冲压，即可大大提高冲压的工艺性。

2）不锈钢经过热处理软化后，其力学性能均具有较好的冲压工艺性，便于变形工序的冲压加工，但与碳素钢相比，不锈钢的冷作硬化现象显得更为强烈，拉深时极易产生折皱。因此不锈钢在每次拉深后都要经过再次中间退火工序，以再次软化后继续冲压。

3）不锈钢冲压变形时，所需变形力较大而且弹性回复也较大，故为保证冲压精度，冲压弯曲、拉深成形后，一定要增加一道整形及校正工序。

4）大多数不锈钢的强度及韧性都比较高，在冲压时，材料极易黏附在模具上。因此在制作和修理加工不锈钢用冲模时，模具的凸、凹模表面尽量要保持光洁，成形模要抛光，而冲裁模刃口要锋利。在冲压时其冲压速度要低（低于碳素钢的1/3），并采用黏度较大、质量较好的润滑油润滑。

4.2.2 有色金属材料

1.铜及铜合金

在工业生产中，铜主要用作导体材料及配制铜合金。纯铜有良好的导电、导热性，但力学性能较差，主要牌号有T1、T2、T3等。铜和锌的合金称为黄铜，有较高的耐磨性及力学性能，可用来制作强度要求较高的仪器仪表、机械等零件，主要牌号有H62、H68等；铜和锡的合金为锡青铜；铜和铝、硅的合金为无锡青铜。锡青铜和无锡青铜统称为青铜，它有较好的耐蚀性与耐磨性，强度较高，常用来作为耐磨零件。

铜及铜合金在冲压中应用得较多，通过模具可冲压出各种零件。铜及铜合金的力学性能见表4-6。

在铜及铜合金中，纯铜和黄铜的冲压性较好。但黄铜中H62比H68的冷作硬化现象更强烈。而青铜比黄铜的工艺性差，其冷作硬化现象更为强烈。因此，在冲压时需根据不同铜种，进行频繁的中间退火后方能冲压出合格的零件。但要注意，青铜与黄铜一般要在冷态下冲压，不宜在热态下冲压。

2.铝及铝合金

用于冲压用的铝及铝合金板料主要有纯铝、防锈铝、锻铝、硬铝等。其中，纯铝的机械强度很低，但导电性能强，一般用于冲压小型的电子零件；防锈铝主要是铝锰合金和铝硅合金，主要是通过冷作硬化来提高强度，它具有优良的塑性和耐蚀性；锻铝是铝、镁、硅合金，在热状态下强度较高，经退火后有很好的塑性，非常适于冲压加工；硬铝是铝、铜、镁合金，强度较高，热处理强化效果较好，抗拉强度可达500～600MPa，相当于低合金钢的强度。

常用的铝及铝合金的力学性能见表4-7。

铝及铝合金冲压时的技术特点如下所述：

1）热处理能使铝及铝合金获得最大的塑性。如纯铝和防锈铝可用退火的工艺方法获得最大的塑性；硬铝或锻铝既可用退火也可用淬火的方法来获得最大的塑性及对冲压非常有利的力学性能。

2）采用中间退火来消除冲压过程中的冷作硬化现象。在深拉深时，除每次拉深需中间退火外，还应在成形后进行消除内应力的最终退火工艺，才能保证冲压精度。

3）对硬铝及锻铝采用淬火工艺获得最好的力学性能时，要严格控制淬火温度，不能过烧，否则会恶化材料的冲压工艺性。

4）铝及铝合金采用温热冲压可以改善冲压工艺性。如冷作硬化的铝材在冲压时，若将毛坯加热到150℃，可大大提高弯曲件的尺寸精度，并可把弯曲半径减小到（2～2.5） t （ t 为材料厚度），并可大大减少材料的回弹。

3.钛及钛合金

钛及钛合金耐蚀性较好，故在飞机、船舶和化学工业应用较多，其零件大部分用冲压的方法制成。常用的钛合金主要有TA2、TA3、TC1等。TC1的屈服极限可达800～980MPa，抗拉强度可达800～850MPa，伸长率可达15%左右。

在利用钛合金板材冲压零件时，应注意以下要点：

1）变形不大的钛及钛合金零件，一般需冷冲成形，而变形量较大的零件需经过热冲压成形，其温度一般在300～700℃，但因材料牌号不同而不同，若加热温度过高，则会使材料变脆、不利于冲压。

2）在冲压钛合金及钛零件时，应尽量采用较低的冲压速度。

4.2.3 非金属材料

冲压常用的非金属材料主要有纸胶板、布胶板、石棉板、橡胶板等。其抗剪强度见表4-8。