1、冷作模具钢
冷作模具钢包括冲模（冲孔模、切边模、冲头、剪子）、冷镦模和冷挤压模、弯曲模和拉丝模。有种类等。
一、工作模具用冷作模具钢的条件和性能要求

冷作模具钢运行时。由于被加工材料的变形阻力比较大，模具的工作部分受到较大的压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。因此，一般冷作模具报废的原因一般是磨损。由于破损、塌陷力和过度变形也会导致过早失效。

与冷作模具钢和切削工具钢相比。有很多共同点。模具要求具有高硬度、耐磨性、高弯曲强度和足够的韧性，以便顺利进行冲压加工。并且摩擦面积大。磨损是可能的。因此，抛光是困难的。因此，需要具有高耐磨性的模具，能够承受加工过程中的大冲压力。此外，由于应力容易集中在复杂的形状中，因此需要高韧性，导致模具尺寸大，形状复杂。因此，要求淬透性高、变形少、开裂少。也就是说，冷作模具钢在淬透性、耐磨性和韧性方面的要求要高于切削工具钢。但由于对精益硬度的要求相对较低或基本不需要（由于冷成型），因此相应形成了几种适用于冷作模具的钢种：模具钢和高韧性冷作钢等。以下是进一步讨论了有关钢种的选择。

2、钢种的选择
一般根据冷作模具的使用条件，钢种选择可分为以下四种情况。

(1)冷模尺寸小，几何形状简单，载荷轻。例如。 T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具钢可用于制作切割钢板的小冲头和剪刀。这种钢材的优点是加工性好、价格便宜、容易采购。但存在淬透性低、耐磨性低、淬火变形大等缺点。因此，它只适用于制作一些不要求尺寸小、形状简单、载荷轻、硬化层深、韧性要求高的冷像模具工具。
(2) 大尺寸和形状复杂而轻巧的冷作模具。常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15和9Mn2V等低合金刀具钢。这些钢在油中的硬化直径一般可达40mm以上。其中，9Mn2V钢是日本近年来开发的一种无Cr冷作模具钢。含铬钢的替代或部分替代是可能的。

9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬裂倾向比CrWMn钢小，脱碳倾向比9SiCr钢小，淬透性比碳素工具钢大。价格仅比后者高出30%左右，是值得推广的钢种。但9Mn2V钢也有缺点，如冲击韧性较低，可见在制造和使用过程中存在碎裂现象。另外回火稳定性差，回火温度一般不超过180℃，在200℃回火时，弯曲强度和韧性开始出现低值。
9Mn2V钢可以在硝酸盐和热油等冷却能力适中的淬火介质中淬火。对于一些变形要求高、硬度要求低的模具，可以采用奥氏体等温淬火。

(3)大型、复杂形状、高负荷冷模。应使用中或高合金钢。也使用高速钢，如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV。

近年来，使用高速钢作为冷作模具的趋势越来越大，但必须指出，此时已不能再利用高速钢独特的红硬性。 .钢。此外，它具有高淬透性和优异的耐磨性。为此。热处理工艺也一定有区别。

使用高速钢作为冷作模具时。应采用低温淬火。提高韧性。例如，W18Cr4V钢作为刀具的典型硬化温度为1280-1290°C。制作冷模时需要1190℃低温淬火。另一个例子是W6Mo5Cr4V2钢。低温淬火后，使用寿命大大提高，尤其是破损率大大降低。

(4) 冷作模具，具有冲击载荷和薄刀间距。正如刚才提到的。前三种冷作模具钢的性能要求主要是高耐磨性，因此使用高碳过共析钢甚至长氏体钢。钢。一些冷作模具增加了切边、落料模等。它的对手很瘦。如果使用并承受冲击载荷，则必须以高冲击韧性为基础。为了解决这个矛盾，可以想到以下对策。 (1)减少键合碳量。采用分立柱钢。 (2) 添加Si是为了避免因一次碳化物和二次碳化物而降低钢的韧性。 、Cr等合金元素。提高钢的回火稳定性和回火温度（240-270℃回火），有利于彻底消除淬火应力，提高淬火性。添加W等元素，在不降低硬度的情况下形成高熔点碳化物，细化晶粒，提高韧性。高韧性冷作模具常用的钢有6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。

三、如何最大限度地发挥冷作模具钢的潜力

当使用Cr12钢或高速钢作为冷作模具时，一个非常明显的问题是钢变脆。使用过程中容易断裂。为此，需要通过充分的锻造方法来精炼硬质合金。此外，必须开发新的钢种。开发新钢种的重点是降低钢的碳含量和碳化物形成元素的数量。近年来，我国开发和推广了以下新钢种，如表4.11所示。 Cr4W2MoV钢具有硬度高、耐磨性高、淬透性好等优点。它具有良好的回火稳定性和整体机械性能。使用干法制造的硅钢模具等。预期寿命比Cr12MoV钢长1～3倍，但这种钢的锻造温度范围较窄，会出现锻造六角裂纹。必须严格控制锻造温度和操作规范，保证Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高。 7W7Cr4MoV钢被称为空气淬火和微变形模具钢，可替代W18Cr4V和Cr12MoV钢。其特点是显着改善了钢的碳化物不均匀性和韧性。

2.热作钢
一、热模的使用条件
热作模具分为三种：锤锻模具、热挤压模具和压铸模具。正如刚才提到的。热作模具工况的主要特点是与铁水的接触，这是与冷作模具工况的主要区别。因此，会出现两个问题：

（升) 型腔表面的金属被加热。锤锻模具通常工作。模腔表面温度可达到300-400℃以上，热挤压模可达到500℃-800℃以上；压铸模的型腔温度取决于压铸材料的种类和浇注温度。例如，在压铸黑色金属时，型腔温度可以达到 1000°C 或更高。如此高的工作温度会大大降低型腔的表面硬度和强度，在使用过程中更容易卡死。为此。热作模具钢的基本性能要求是高热塑性变形抗力，包括高温硬度和高温强度，以及高热塑性变形抗力，这实际上体现了钢的高回火稳定性。由此我们可以找到热作模具钢合金化的第一种方法，即添加Cr、W和Si。和其他合金元素可以提高钢的回火稳定性。

(2)型腔表面金属发生热疲劳(裂纹)。热模具有间歇性操作特性。每次形成铁水时，模具型腔的表面都会被水、油或空气等介质冷却。所以。热模的工作状态是反复加热和冷却，因此模具型腔的表面金属会经历反复的热胀冷缩。即，重复拉伸应力和压缩应力。提出了热作模具钢的第二个基本性能要求，因为由此产生的裂纹出现在模具型腔表面，称为热疲劳。即，耐热疲劳性高。一般来说，影响钢材抗热疲劳性能的主要因素有：

①钢的导热系数。钢的高导热性可以减少金属对模具表面的加热，从而降低钢的热疲劳倾向。一般认为钢的导热系数与碳含量有关，高碳钢不能用于热作模具钢，因为碳含量越高，导热系数越低。在生产中，通常使用含碳量过低（C0.3% 5-0.6%）的中碳钢。它导致钢的硬度和强度下降。也是不利的。

(2)钢的临界点效应。钢的临界点（Acl）通常较高。钢的热疲劳倾向越低。所以。一般通过添加Cr、W、Si等合金元素来提高钢的临界点。这提高了钢的抗热疲劳性。

2、常用的热作模具钢
(1)锤锻用钢。锤锻模具使用的钢材通常存在两个主要问题，一个是加工过程中的冲击载荷。利用。因此，对钢材的力学性能，特别是抗塑性变形能力和韧性要求较高，模具结构和性能要均匀。

锤锻常用的钢有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi和5CrMnMoSiV。不同类型的锤眼模具需要使用不同的材料。 5CrNiMo 适用于超大型或大型锤锻模。也可以使用 5CrNiTi、5CrNiW 或 5CrMnMoSi。 5CrMnMO钢通常用于中小型锤锻模。

(2)热挤压模具用钢。热挤压模具的工作特点是加载速度慢。因此型腔的加热温度比较高，通常达到500-800℃。这类钢的性能要求必须是基于高温强度（即高回火稳定性）和高抗热疲劳性。 ak和固化性要求可以适当降低。典型的热挤压模具尺寸很小，通常小于 70-90 毫米。

常用的热挤压模具有4CrW2Si、3Cr2W8V和5%Cr型热作模具钢。其化学成分见表4.16。其中，4CrW2Si.冷作模具钢和热作模具钢均可使用。由于应用的不同，可以采用不同的热处理方法。在冷作模具的情况下，淬火温度在低温（870-900℃）下降低（870-900℃），进行低温回火到中温（℃）淬火温度。它经过温度回火处理。

(3)压铸模具用钢。总体而言，压铸模具钢的性能要求与热挤压模具钢相似。换言之，主要要求是高回火稳定性和高抗热疲劳性。因此，所选择的钢种通常与热挤压所用的钢种大致相同。像往常一样使用 4CrW2Si。和3Cr2W8V等钢种。但是，锌合金压铸模具存在熔点较低等差异。 40Cr、30CrMnSi、40CrMo可选，Al、Mg合金压铸模具为4CrW2Si，4Cr5MoSiV等用于Cu合金压铸模具。主要采用3Cr2W8V钢。

最近几年。采用铁基金属压铸法，主要采用高熔点铝合金和镍合金。或者，3Cr2W8V 钢可以渗入 Cr-Al-SI 三元以制造黑色金属压铸模具。 *近来，高强度铜合金在国内外被用作铁基金属的压铸模具材料。