选择适用于冷作模具的钢材

1.按照冷作模具的使用条件选择钢种

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、来源容易，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、形状简单、轻负荷的工具以及要求硬化层不深并保持高韧性的冷冲模等。

2）尺寸大、形状复杂、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，如冲击韧度不高，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度开始出现低值。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、形状复杂、重负荷的冷作模具。须采用中合金钢或高合金钢。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，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提高。(www.xing528.com)

4）受冲击负荷且刃间单薄的冷作模具。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莱氏体钢。而对有的冷作模具如切边模、冲裁模等，其刃口单薄，使用时又受冲击负荷作用，则应以要求高的冲击韧度为主。

为了解决这一矛盾，可采取以下措施：

1）降低碳含量。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。以提高钢的回火稳定性和回火温度（240～270℃回火），这样有利于充分消除淬火应力，而又不致降低硬度。

3）加入W等形成难熔碳化物的元素以细化晶粒、提高韧性。常用的高韧性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。

2.充分发挥冷作模具钢性能潜力的途径

常用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时，一个很突出的问题是脆性大易开裂。为此，必须用充分锻打的方法细化碳化物，以及发展新钢种。发展新钢种的着眼点，应是降低钢碳的质量分数及碳化物形成元素的数量。Cr4W2MoV钢具有高硬度、高耐磨性和淬透性好等优点，并具有较好的回火稳定性及综合力学性能，用于制造硅钢片冲模等，可使模具寿命比Cr12MoV钢提高1～3倍。但此钢锻造温区范围较窄，锻造时易开裂，应严格控制锻造温度和操作规范。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。7W7Cr4MoV钢可代替W18Cr4V和Cr12MoV钢，其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大改善。