一、冷作模具钢

　　冷作模具钢包括用于制造冲截的磨具(落料冲孔模、修边模、冲针、剪子)、冷镦模、冷挤压模、弯曲模、拉丝模等

　　1.冷作模具钢的工作性能和技术性能

　　冷作模具钢在工作中．由于加工材料的变形抗力很大，模具工作部分承受着很大的压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。因此，冷作模具稳定报废的原因一般是损坏．也有因破裂、崩力和变形偏差而提前无效的。

　　冷作模具钢与刃具钢对比．有许多相似之处。为了保证冲压过程的顺利发展，规定磨具具有较强的硬度和耐磨性、较强的抗拉强度和足够的韧性，其区别在于磨具的外观和加I工艺复杂．而且摩擦范围大．损坏的可能性很大．所以很难磨刀。因此，规定耐磨模具在工作时承受较大的冲压力．因为复杂的外观容易引起应力，所以要求韧性高；磨具尺寸大，外观复杂．因此，淬透性高，变形小，干裂选择性强。简而言之，冷模具钢的淬透性、耐磨性和韧性要求高于刀具钢．然而，在红硬度水平上，规定较低或大多数没有要求（毕竟是热成型），因此也构成了一些适合冷模具的钢种，如超耐磨、微变型冷模具钢和高耐磨冷模具钢的发展。进一步说明下面融合的相关钢种。

　　2.钢种挑选

　　一般接冷模具的适用范围可分为以下四种情况：

　　(1)冷作模具规格小，外观简单，负载轻。比如．T7A可用于小冲针、剪钢板剪刀等、T8A、T10A、制造T12A等碳素工具钢。这种钢的优点是可加工性好，价格低，起源容易。但其缺点是淬透性低，耐磨性差，淬火变形大。因此，只适用于制造一些规格小、外观简单、负载轻、硬化层浅、耐磨性高的冷模具。

　　(2)冷作模具尺寸大，外观复杂，负载轻。常见的钢种有9SiCr、CrWMn、低合金刃具钢，如GCr15和9Mn2V。这种钢在油中的淬透孔径可达40mm左右。9Mn2V钢是我国近年来发展起来的一种无Cr的冷作模具．可替代或部分替代含CR的钢。

　　9Mn2V钢的渗碳体不均匀性和淬火裂纹选择性小于CrWMN钢，渗碳选择性小于9SiCr钢，淬火性大于碳工具钢．其价格仅比后者高300左右％因此，它是一种值得推广的钢种。然而，9Mn2V钢也存在断裂韧性低等缺陷，在制造和使用过程中发现断裂．此外，回火稳定性较弱，200℃淬火时回火温度一般不超过180℃，抗拉强度和韧性较低。

　　9Mn2V钢可在硝盐、滚油等冷却能力较轻的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格、强度规定不高的磨具，可采用马氏体等温淬火。

　　(3)冷作模具尺寸大，外观复杂，负载重。必须选用中合金或高合金钢钢．如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV、除了高速钢，Cr4W2MoV等。

　　近年来，高速钢制冷模具的趋势日益扩大，但应强调的是，此时不再利用高速钢独特的红硬优势．用于高淬透性和高耐磨性。因此．热处理方法应有所不同。

　　采用高速钢制冷磨具时，．应采用低温淬火．以提高韧性。例如，W18Cr4V钢制作刀具时常见的淬火温度为1280-1290℃。制作冷模时，应采用1190℃的低温淬火。W6Mo5Cr4V2钢也是如此．低温淬火后，使用寿命大大提高，特别是折损率明显降低。

　　(4)冷作模具受冲击负荷，刀间薄。如上所述．前三种冷作模具钢的性能指标主要是耐磨性高，因此均采用高碳过共析钢甚至荣氏体钢。但是对于一些冷模具，加裁边楼、冲裁模等。．其对口薄弱．在使用过程中，受冲击负荷的作用主要是要求较高的断裂韧性。为了解决这一分歧．可采取以下措施．①减少合碳量．选用亚共折钢．防止钢的韧性因一次和二次渗碳而降低；②添加Si．、Cr等合金元素．为了提高钢的回火稳定性和回火温度(240-270℃淬火)，有助于充分去除淬火应力，使其升高．而且不会降低强度；②添加W等产生难熔碳体元素，细化晶粒，提高韧性。常用的高耐磨冷作模具钢有6Sicr、4CrW2Si；、5CrW2Si等。

　　3.充分利用冷作模具的钢特性潜力

　　冷却模具采用Cr12槽钢或高速钢时，一个非常突出的问题是钢的延性很大．易干裂的应用。因此，渗碳体必须通过足够的锻造来优化．此外，还应开发新的钢种。新钢种发展的核心点应该是降低钢的碳含量和渗碳体产生的总元素。近年来，中国研发并推广了以下新钢种，如表4.11所示。Cr4W2MoV钢具有硬度高、耐磨性高、淬透性好等优点．并具有较强的回火稳定性和综合物理性能．干制硅钢片冲模等．使用寿命比Cr12MoV钢提高1~3倍左右，但钢煅烧温区范围狭窄，河县干裂锻造．锻造温度和Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低，淬火变形小，淬火性高．7W7Cr4Mov钢可替代W18Cr4V和Cr12Mov钢．其特点是钢的渗碳体不均匀性和韧性大大提高。

　　二、热作模具钢

　　1.热作模具的工作性质

　　热模包括锤锻模、热挤压模和压铸模。

　　二、热作模具钢

　　1.热作模具的工作性质

　　热模包括锤锻模、热挤压模和压铸模。如前所述．热作模具工作性能的主要特点是与热金属接触，这是与冷作模具工作性能的重要区别。因此，以下两个方面会出现问题：

　　（l）金属在模芯表面遇热。锤锻模一般工作．模芯的外观温度可达300~400℃以上，热挤压模具可达500-800℃以上；压铸模芯的温度与压铸材料的类型和浇筑温度有关。在压铸轻金属时，模芯温度可达1000℃以上。如此强的应用温度会显著降低模芯表面的硬度和强度，使用时容易堆放。因此．热塑变抗力高，包括高温硬度、高温强度、强热塑变抗力，实际上体现了钢的高回火稳定性。从而找到热模钢合金化的第一种方法，即添加CR、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。

　　(2)模芯表面金属引起热疲劳(开裂)。热模的工作特点是间歇性．热金属每次形成后，都要用水、油、气等物质冷却模芯表面。因而．热模的工作环境是反复加热和制冷，导致模芯表面的金属反复加热和冷缩，即不断承受拉压应力的作用．结果导致模芯表面开裂，称为热疲劳，因此对热模具钢给出了第二个基本使用性能规定．也就是说，它有很强的热疲劳抗力。一般来说，危害钢热疲劳抗力的主要因素有：

　　①钢的传热性。钢传热性高，可降低磨具表面金属的热水平，进而降低钢的热疲劳选择性。一般认为钢的传热性与合碳量有关，含碳量大时传热性低，热作模具钢不宜选用高碳钢。中碳钢(C0)一般用于生产.3％5~0.6％）合碳量过低．降低钢的硬度和强度．也是不利的。

　　②钢的零界点危害。一般钢的零界点（Acl）越大．钢的热疲劳选择性越小。因而．添加合金元素Cr通常通过添加合金元素、W、Si、提升钢的零界点。然后提高钢的热疲劳抗力。

　　2.钢常用热作模具

　　(1)锤锻模钢。一般来说，锤锻模钢有两个明显的问题。一是工作时受冲击负荷的影响．因此，对钢材的物理性能要求很高，特别是对塑变抗力和韧性要求很高；二是锤锻模截面尺寸较大（＜400mm)因此对钢的淬透性要求很高，以保证所有磨具机构和性能均匀。

　　锤锻楼常用的钢有5CrNiMo、 5CrMnmo、 5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnmoSiV等。不同类型的锤眼模具应选用不同的材料。5CrNiMo适合大型或大型锤锻模．也可以使用5CrNiTiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。5CrMnMO钢一般用于中小型锤锻模。

　　(2)热挤压模具用钢，热挤压模具的工作特点是载入速度慢。因此，模芯的热温较高，一般可达500-800℃。对此类钢材的性能指标要求以高温强度强(即回火稳定性强)和耐热疲劳性强为主。适当降低对ak和淬透性的需求。一般热挤压模规格较小，常低于70~90 mm。

　　常见的热挤压模具有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％热作模具钢，如Cr型．其成分如表4.16所示。其中4CrW2Si．可制作冷模具钢或热模具钢．由于用途不同，可采用不同的热处理工艺。冷模具采用低淬火温度(870-900℃)和低温或中温回火解决；热模具采用高淬火温度(一般为950-1000℃)和高温回火解决。

　　(3)压铸模用钢。一般来说，压铸模钢的性能指标与热挤压模钢相似，即回火稳定性高，热疲劳抗力强。因此，通常选择的钢种与热挤压模具钢大致相同．如果选择4CrW2Sii，．钢材，如3Cr2W8V。但与低溶点Zn合金压铸模具不同．可选用40Cr、30crmnsi和40crmo等。、4Cr5Mosiv等Cu合金压铸模型．多采用3Cr2W8V钢。

　　近些年．随着轻金属压铸工艺的应用，铝合金和镍合金主要用于高熔点．或者对3Cr2W8V钢进行CR-Al-用于制造轻金属压铸模具的SI三元共渗。最近，高强度铜合金被用作国内外轻金属的压铸模材料。