热作模具钢与冷作模具钢合金化和热处理比较 (热作模具钢与基体钢的区别)

冷作模具钢包括制造冲截用的模具（落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀）、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等。

冷作模具钢的工作条件及性能要求

冷作模具钢在工作时，由于被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此，冷作模具的正常报废原因一般是磨损，也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。

冷作模具钢与刃具钢相比，有很多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行。其不同之处在于模具外形及加工工艺复杂，而且摩擦面积大，磨损可能性大，所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨性。模具工作时承受冲压力大，又由于外形复杂易于产生应力集中，所以要求具有较高的韧性；模具尺寸大、外形复杂，所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。

冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具钢高一些，而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求（由于是冷态成形），所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如，发展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。

钢种选择

根据冷作模具的使用条件，可以将钢种选择分为以下四种情况：

（1）尺寸小、外形简单、轻负荷的冷作模具

例如，小冲头，剪落钢板的剪刀等可选用T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具钢制造。这类钢的优点是：可加工性好、价格便宜、来源轻易。但其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此，只适于制造一些尺寸小、外形简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷像模等。

（2）尺寸大、外形复杂、轻负荷的冷作模具

常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具钢。这些钢在油中的淬透直径大体上可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国近年来发展的一种不含Cr的冷作模具用钢，可代替或部分代替含Cr的钢。9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、脱碳倾向性比9SiCr钢小，而淬透性比碳素工具钢大，其价格只比后者高约30%，因此是一个值得推广使用的钢种。但9Mn2V钢也存在一些缺点，如冲击韧性不高，在生产使用中发现有碎裂现象，另外回火稳定性较差，回火温度一般不超过180℃，在200℃回火时抗弯强度及韧性开始出现低值。9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为缓和的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具，可采用奥氏体等温淬火。

（3）尺寸大、外形复杂重负荷的冷作模具

须采用中合金或高合金钢，如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WVCr4W2MoV等，另外也有选用高速钢的。近年来用高速钢做冷作模具的倾向巴日趋增大，但应指出，此时已不再是利用高速钢所特有的红硬性优点，而用它的高淬透性和高耐磨性。为此，在热处理工艺上也应有所区别。选用高速钢做冷模具时，应采用低温淬火，以进步韧性。例如W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃，而做冷作模具时，则应采用1190℃的低温淬火。又如W6Mo5Cr4V2钢，采用低温淬火后可使寿命大大进步，特别是明显减少了折损率。

（4）受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具

如上所述，前三类冷作模具用钢的使用性能要求均以高耐磨性为主，为此均采用高碳过共析钢乃至荣氏体钢。而对有的冷作模具加切边楼、冲裁模等，其对口单薄，使用时又受冲击负荷作用，则应以要求高的冲击韧性为主。为了解决这一矛盾，可采取以下措施：

1. 降低合碳量，采用亚共折钢，以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降；
2. 加进Si、Cr等合金元素，以进步钢的回火稳定性和回火温度（240一270℃回火），这样有利于充分消除淬火应力，使叽进步，而又不致降低硬度；
3. 加进W等形成难熔碳化物的元素，以细化晶粒，进步韧性。

常用的高韧性冷作模具钢有9SiCr、Cr5Mo、Cr6Mo等。