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，在正常情况下，冷作模具钢的失效形式主要是过度磨损，但也有因断裂、崩块和变形超差而提前失效的。

冷作模具钢具有较高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性。磨损可能性大，要求具有更高的耐磨性；模具在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，冷作模具钢要求具有较高的韧性；而模具尺寸大、形状复杂时，则要求具有较高的淬透性、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。

（1）轻载冲载模的选材  轻载冲载模以磨损失效为主，选材时主要依据是冲栽件的批量、硬度、精度及复杂程度等因素所要求的耐磨性和强韧性。如小批量生产，可选用T8A、T10A钢；中批量生产，可选用CrWMn、9Mn2V和GCr15钢；大批量生产，可选用Cr12、Cr12MoV钢；特大批量生产，可选用硬质合金Y15、Y20。

上述钢种，尤其是CrWMn、Cr12型钢等的耐磨性较好，但由于碳化物偏析、马氏体脆性在等原因使其韧性差，疲劳抗力低，用做模具时，常用崩刃、脆断失效（占45%以上），寿命不高。

防止脆断的途径，一是采用细化晶粒，细化碳化物，获得较多马氏体或下贝氏体的强韧性化处理工艺；二是改用下列高强韧性新型模具钢。

①Cr5Mo1V（美国AISI标准A2钢）钢和Cr6WV钢。这两种钢与Cr12MoV钢相比降碳减铬，碳化物均匀程度改善，其耐磨性略低而韧性较高。

它们用于制造大批生产用薄板、中厚板大型冲裁模，其寿命比用CrWMn、9Mn2V等钢成倍提高。

②Cr12Mo1V1（美国AISI标准A2钢）钢。此钢是将Cr12MoV钢增加Mo、V含量至1%左右，可使莱氏体形貌改善，晶粒细化，从而使强韧性提高，耐磨性更好。

用它替代Cr12MoV钢制造滚丝模、冲裁模可几倍地提高寿命。

③6CrNiSiMnMoV（代号GD）钢。此钢以中高碳和多元少量合金化使碳化物细小均匀，钢材可不锻造。它的各种冷热加工性能好，成本较低。

该钢适合于小厂使用，用于制造各种易崩刃、脆断的冷作模具，尤其适于细长凸模、大型复杂薄壁凸凹模、中厚板冲裁模及剪刀片等，其寿命比用CrWMn、GCr15和Cr12等钢提高十倍以上。

④7CrSiMnMoV（代号CH）钢。这是一种火焰淬火模具钢，成分与GD钢类似，因而也具有高强韧性和良好的各种工艺性能。它适宜于火焰加热空冷淬火，只可淬硬模具刃口部分。因而简化模具制造工艺，周期短，成本低，且模具崩刃可焊补。

可用于制造薄板冲裁模、整形模和切边模等。

（2）重载冲裁模的选材  重载冲裁模刃口更易磨损，同时易于崩刃、断裂，要求材料既有高耐磨性，又有高强韧性。以往，小批量软料中厚板冲裁模常选用T8A、9SiCr、60Si2Mn和6CrW2Si等钢，其韧性较好，但抗压强度和耐磨性不足；大批生产用的重载冲裁模常以高速钢做凸模，以高碳高铬钢做凹模，其承载能力高，耐磨性好但韧性差，寿命并不高。现在趋于选用强韧性好、耐磨性好的新型模具钢，如GD、Cr5Mo1V、Cr12Mo1V1钢，以及下列新钢种。

①5Cr4Mo3SiMnVA1（代号012A1）钢。此钢由钼高速钢淬火基体成分调整而得，加入Si、Mn以进一步强化基体，加入A1以细化晶粒。经热处理后具有较高的断裂韧性和抗热疲劳强度，是一种冷热兼用型模具钢。若再进行氮碳共渗等表面处理，可进一步提高钢的耐磨性和模具的使用寿命。

②7Cr7Mo2V2Si（代号LD）钢。此钢的含碳量和合金度略高于012A1钢，且含V量较高，既能保持强韧性，又具有更高的抗压强度和耐磨性。适用于制造各种冷作模具，将显著提高模具寿命。

③9Cr6W3Mo2V（代号GM）钢。此钢成分配比合理，符合平衡碳规律，淬火基体中固溶合金元素多，未溶碳化物细小弥散，具有高强韧性、高耐磨性和二次硬化潜力。其淬火、回火温度范围宽，且调节温度可实现强韧性和耐磨性的良好配合。热处理后抗弯强度不低于基体钢，硬度和耐磨性接近高速钢，各项性能指标均显著优于Cr12MoV钢。它的各种工艺性良好。用GM钢制造的高速冲床多工位级进模、滚丝模和切边模等。比用基体钢、Cr12MoV钢提高模具寿命2～6倍以上。

④Cr8MoWV3Si（代号ER5）钢。此钢的含碳量和合金度比前几种钢有所增高。与Cr12MoV钢相比，C、Cr降低使碳化物细小均匀，Mo、W、V增高可提高二次硬化能力和耐磨性。因此，ER5钢的强度、韧性和耐磨性均优于Cr12MoV钢，且各种工艺性能良好，成本适中。热处理时通过调节工艺参数可调整强韧性和耐磨性的配合。ER5钢适于制造大型重载冲裁模、精密冲裁模和冷镦模。用它制造的电机硅钢片冲裁模，其寿命目前为同类模具之最。

用各种高强韧性钢制造的模具，均可通过表面强化处理进一步大幅度提高寿命。用于冷冲裁模的表面处理工艺有氮碳共渗、渗硼、TD法渗钒、渗铬、气相沉积TiN或TiC、化学镀镍磷合金和电火花熔覆硬质合金等。

（3）冷挤压模的选材  冷挤压模承受很大的载荷和强烈的摩擦，要求凸模有足够的抗压、抗弯强度以防镦粗、折断；凹模要有足够的抗拉强度和疲劳抗力以防开裂；凸、凹模均要求高耐磨性以延长使用寿命。以往，小批挤压软料的模具，常用60Si2Mn钢做凸模、T10A钢做凹模；中批量生产用复杂模具，常选用CrWMn、9CrWMn等钢；大批生产用重载模具，常以Cr12MoV钢做凹模，以高速钢做凸模。

除60Si2Mn钢外，上述钢种在使用中均表现出强韧性不足，凸模易折断，凹模易胀裂。现趋向于选用GD、012A1、LD、GM和ER5等新型高强韧模具钢，以及下列新钢种。

①6W6Mo5Cr4V（代号6W6）钢。此钢系降碳高速钢，碳化物减少，分布均匀，强韧性增高，耐磨性良好。主要用于取代高速钢和Cr12型钢制造冷挤凸模和冷镦冲头，寿命成倍提高。

②6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）钢。此钢系基体钢，加入少量Nb以细化晶粒，稳定碳化物，减少马氏体中碳量，从而进一步提高钢的韧性。通过调节淬火和回火温度可达到调整钢和强韧性和耐磨性组合目的。该钢适于制造形状复杂的有色金属冷挤压模，也可用于单位压力不超过2500MPa的钢挤压模。

③6Cr4Mo3Ni2WV（代号CG2）钢。此钢系调整成分的基体钢，加Ni可进一步提高强韧性和热疲劳抗力。淬火温度1100～1140℃，用于冷挤模时可于520～560℃回火两次，硬度为59～62HRC；用于温挤、热挤模具时则于600～650℃回火两次，硬度为50～54HRC。

④硬质合金YG15、YG20和钢结硬质合金GT35、TLMW50。其硬度高，耐磨性好，有一定的韧性，寿命很高，但制造工艺复杂，成本高，只用于大量生产的场合。

根据需要，冷挤压模可进行表面强化处理，除前述表面处理工艺外，还可进行硼硫复合渗、硫氮碳共渗等，以改善表面摩擦性能，防止黏着磨损失效。

（4）冷镦模的选材  冷镦模冲头和凹模的受力与冷挤压模类似，只是加载速度大，冲击力的大小与坯料状况和冷镦机的工作特性有关。

轻载荷或小批量生产用冷镦模，一般常用T10A、9SiCr、GCr15和60Si2Mn等钢。T10A钢用于小型简单模具，9SiCr、GCr15钢用于较精密复杂的模具，60Si2Mn钢用于冲击速度大、频率高的模具。它们或韧性不足，或耐磨性不高，寿命均不长。

重载荷或大量生产用冷镦模，一般选用Cr12MoV钢和高速钢。它们韧性差，在较大冲击下易产生崩刃、剥落、折断和开裂，寿命很不稳定。尽管可进行强韧化热处理，但效果并不十分显著。

现在，冷镦模选材的趋向是采用新型高强韧性模具钢，如4Cr5Mo1V、65Nb、LD、CG2、GM和ER5等钢，甚至可采用18Ni型马氏体时效钢。目前以65Nb、LD钢应用较多，并已取得显著效果。如用于标准件行业冷镦模，寿命均提高几倍以上。GM钢兼有高耐磨和高强韧的优良性能，用于冷镦模可进一步提高使用寿命。

新近研制的DT硬质合金具有高强度、高耐磨性，又有较高的韧性，能承受较大冲击载荷，还具有良好的可锻性、切削加工性，热处理变形极小。用它制造冷镦模模块，比用9SiCr、Cr12MoV等钢提高模具寿命20～30倍。

冷镦模在整体强韧化的基础上再进行表面强化处理，对进一步提高模具寿命十分有效。常用的表面处理工艺有氮碳共渗、气相沉积TiN和硼硫复合渗等。

 

友情推荐：7Cr7Mo2V2Si(LD)钢