冷作模具钢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1.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．有许多共同点。

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形状及加I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化模具工作时承受冲压力大．又由于形状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、形状复杂．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。

总之，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（因为是冷态成形），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。

下面结合有关钢种选用进一步说明。

2.钢种选择通常接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像模等。

（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、形状复杂重负荷的冷作模具。

须采用中合金或高合金钢．如Cr12Mo、Crl2MoV、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长处．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、特别是显著减少了折损率。

〔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加入Si．、Cr等合金元素．以提高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提高．而又不致降低硬度；②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。

3.充分发挥冷作模具钢性能潜力的途径在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时，一个很突出的问题是钢的脆性大．使用中易开裂。

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。

Cr4W2MoV 钢具有高硬巨、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．用干制造硅钢片冲模等．可使寿命比Cr12MoV钢提高1～3倍以上但此钢锻造温区范围较窄，锻造河县开裂．应严格控制锻造温度和操作规认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W18Cr4V和Cr12MoV钢．其特点是钢的碳化物不均匀性和韧性得到很大的改善。

淬透性：一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。

冷变形加工目录• 基本概念• 冷变形加工模具钢• 冷变形加工模具钢特性• 冷变形加工模具钢的选材• 抗冲击冷变形加工模具钢基本概念在再结晶温度以下的塑性变形加工过程称为冷变形加工冷变形加工模具钢随着机械加工工业的发展，生产中依靠冷作模制造的零件越来越多，使用的冷变形模具种类越来越多。

冷体积模锻（冷镦、冷挤压、压印等）；板料冲压（如拉伸、落料、切边、冲孔等）；材料轧制（冷轧、轧轮成型等）。

虽然冷变形模具的种类繁多，工作条件不一，性能要求也有所不同，但基础工作情况相近：即均在冷状态下使金属变形，工作时承受较大的剪切力、压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。

冷变形加工模具钢特性1）高硬度和高强度，以保证在承受高应力时不容易产生微量塑性变形或破坏。

2）高的耐磨性能，在高的磨损条件下能保证模具的尺寸精度，这点对拉伸模和冷冲压模显得更加重要。

3）足够的韧性，以便在冲击载荷和动载荷下，不易发生工作韧的剥落或崩溃。

4）热处理变形要小，因大多数模具具有复杂的型腔和精确精度，热处理的变形很难用修磨加工来消除，此外有些冷变形模具还应有足够的耐热性能。

如何合理的选择冷变形模具的材料和恰当的热处理手段，以提高模具的使用寿命是生产中最为关心的问题，作为冷变形模具的正常失效应该是磨损、微量的塑性变形和疲劳失效。

但在实际生产中，除磨损失效外，而以崩韧折断、开裂等提前失效，屡见不鲜。

众所周知，影响冷变形模具的使用寿命是一个综合的因素；原材料选择的合理性、原材料内部的冶金质量、设计和制造工艺的合理性、使用条件和操作工人的技术水平等。

但其中模具材料的选用和相应的热处理工艺应是重要因素，本文将从选材和热处理工艺作简要说明，以起抛砖引玉的作用。

冷变形加工模具钢的选材１.冷变形加工模具钢的选材应考虑以下因素：1)模具的工作条件，包括设备种类、加工频率、被加工的材质、润滑及环境等；2)模具形态的复杂程度及加工程序；3)产品的生产批量及技术要求；4)模具材料来源的难易及加工条件，大型模具的材料费用往往占模具成本的50%以上，对于形态复杂、精度要求高的模具，宜选用淬火变形小的模具钢。

根据实际使用，常用的冷变形模具钢有低淬透性钢、低变形钢、微变形钢、高强度钢、高韧性钢、抗冲击冷变形模具钢。

2、各类冷变形模具钢的特点和相应的处理工艺2.1低淬透性冷变形模具钢这类钢以碳素工具钢尤以高碳络钢GCr15和9Cr2Mo等为主：其中以GCr15轴承钢和9Cr2Mo来制作各种成型轧轮和制作冷轧辊为代表，GCr15钢具有良好的耐磨性，但淬透性差，淬火变形大，作为小型冷轧辊（φ≤200m/m）可采用整体加热或整体高温900—950℃快速加热，淬火冷却用盐水→油，控制工件在盐水中的冷却时间而后经200—220℃回火，辊表面硬度控制在Rc60—62之间，能获得较高的使用寿命，如硬度Rc≥62以上易造成辊表面在轧制时产生表面剥落，用GCr15所制的各种成型轧轮可用碱浴等温淬火或用二硝、三硝溶液淬火，控制在溶液中的冷却时间，取出空冷或油冷能使轧轮获得表面高硬度变形小的效果。

随着加工工业的发展，材料改制工业大量的发展，相应的各种高速多辊轧用钢9Cr2Mo何德国轧辊钢86CrMoV7有必要在工业方法上要有新的突破，要在强韧化处理上作文章，在采用新的轧辊用钢也要有新的突破。

目前在高速轧机的工作辊何传动辊有采用D2(Cr12MOv；Cr12Movco)和5H12(5Cr5MovSi)等。

作者认为要根据接触挤压疲劳应力和摩擦磨损的观点去选用工作辊的材料，同抗断带来事故的能力去选用传动辊的材料。

2.2低变形变形模具钢1）Mn-Cr-W系，这是各国通用的综合性能优良的代表钢种，以CrMn为代表钢。

此钢具有热处理变形小，耐磨性能较高的特点，具有较高的淬透性和韧性。

用CrWMn钢制作的模具，如采用合理的热处理工艺，控制和调节好，淬火时造成的热应力和组织应力，减少变形完全可以替代工厂常用的Cr12制作的落料模具。

2）Mn系，9Mn2V是我国作为CrWMn，9CrSi等的代用钢，可用于制造冷冲模、落料模、剪刀、弯曲模。

3）SiMnMo系石墨钢，特点是含Si量高，在强烈的石墨化元素Si的作用下，部分碳是石墨化状态存在，使钢具有自润作用，具有较高的抗咬合性，良好的切削性和耐磨性，热处理变形小，尺寸稳定。

SiMnMo 钢，用于制作表面质量要求严格的弯曲、拉伸、整形冲模能显著提高冲件的质量。

2.3高耐磨微变形冷变形模具钢以Cr12Mov型为代表，这是国内外最广泛采用的高性能冷变形模具钢。

Cr12Mov是改进Cr12钢，碳含量过高，造成严重的大块状碳化物不均匀的缺点。

Cr12Mov钢的特点是具有高的耐磨性、淬透性，是微变形冷冲裁模，冷镦模的主要材料目前一般工厂中仍广泛使用Cr12钢，改材料具有高的硬度，高耐磨性，高淬透性，尤其是热处理后变形微小，钳加工时锉削性能好，在用于冲裁成型模、拉伸模等模具上仍获得广泛使用。

但Cr12材料得严重碳化物不均匀和形成大块状碳化物得分布，成为模具在使用中造成崩韧、开裂、折断过早失效得根源。

根据作者的实践经验，如一些落料冲模具使用贝氏体和残奥加碳化物的混合组织，使用寿命将有明显提高。

如表2所示为落料模Cr12材料采用下贝氏体等温处理与普通淬火处理的使用次数比较表。

2.4高强度冷变形模具钢通常有高速钢W18Cr4和W6Mo5Cr4v2组成。

用于冷挤压冲模和重载荷冷镦冲模，中厚钢（10-25m/m）冲孔冲头和直径小于5—6m/m的小冲头。

如链条内外片冲孔用的小冲头，采用高速钢经低温加热淬火的热处理工艺。

W18Cr4V(1220℃-1250℃加热淬火)，W6Mo5Cr4V2(用1170℃-1190℃)经低温加热淬火处理的模具有高的塑性变形抗力，有高的硬度和耐磨性；有足够的刃性，实践证明经低温淬火的冲头，可显著地提高寿命，大大减少冲头折断事故。

2.5高强韧性冷变形模具钢有些冷挤模和冷镦模需承受高的强度和高的冲击韧性，而普通的高速钢和高碳铬刚制件易于脆断或折断，模具需要有高的强韧配合，具体分为两类：1）将碳高速钢：将W系或Mo系的高速钢含碳量降低为0.5—0.6%，增加处理后钢的韧性。