如何选择适合的冷作模具材料？

1.冷作模具材料的选择

通常按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、形状简单、轻载荷的冷作模具 例如：小冲头，钢板剪刀等可选用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、来源方便。其缺点是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因此，碳素工具钢适用于制造一些尺寸小、形状简单、轻负荷的模具，以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷冲模等。

（2）尺寸大、形状复杂、轻载荷的冷作模具 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可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国发展的一种不含Cr的冷作模具用钢，可代替一些含Cr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，如冲击韧度不高，在生产使用中发现有模具脆裂现象，另外其耐回火性较差，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较低值。

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，可采用等温淬火。

（3）尺寸大、形状复杂、重载荷的冷作模具 须采用中合金或高合金钢，如Cr12Mo、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV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已日趋增大。但应指出，此时已不再是利用高速钢所特有的热硬性长处，而是采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。选用高速钢做冷作模具时，应采用低温淬火，以提高韧性。例如W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280～1290℃。而在用做冷作模具时，则应采用1190℃的低温淬火。又如W6Mo5Cr4V2钢，采用低温淬火后可使模具寿命大大提高，特别是显著减少了折损率。

上述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莱氏体钢。

（4）受冲击载荷且刃口单薄的冷作模具 有些冷作模具如切边模、冲裁模等，其刃口单薄、使用时又受冲击载荷作用，则应以较高的冲击韧度为主。为了解决这一矛盾，可采取以下措施：

1）降低含碳量。采用亚共析钢，以避免由于一次及二次碳化物而引起钢的韧性下降。

2）加入Si、Cr等合金元素，以提高钢的耐回火性和回火温度（240～270℃回火），以便充分消除淬火应力，而又不致降低硬度。(www.xing528.com)

3）加入W等难熔的碳化物形成元素以细化晶粒、提高韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。

2.发挥冷作模具钢潜力的途径

采用Cr12型钢或高速钢制作冷作模具时，钢的脆性大容易开裂。为此，必须用充分锻打的方法细化碳化物。除此之外应发展新钢种。发展新钢种的着眼点，应是降低钢的含碳量及碳化物形成元素的数量。近年来国内研制并推广的新钢种有Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV、7W7Cr4MoV等。

Cr4W2MoV钢具有高硬度、高耐磨性和淬透性好等优点，并具有较好的耐回火性及综合力学性能，用于制造硅钢片冲模等，可使寿命比Cr12MoV钢提高1～3倍甚至以上。但该钢的锻造温度范围较窄，锻造容易造成开裂，应严格控制锻造温度和操作规程；Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高；有空淬微变形模具钢之称的7W7Cr4MoV钢可替代W18Cr4V和Cr12MoV钢，使钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大的改善。

3.冷作模具钢热处理工艺及用途

部分冷作模具钢典型处理工艺及其力学性能见表2-48，可供选择模具材料和制订热处理工艺时参考。

表2-48 冷作模具钢热处理工艺及力学性能

（续）