一、冷作模具鋼
冷模具鋼包括沖裁模具(落料沖孔模、修邊模、沖頭、剪刀)、冷軋模具和冷擠壓模具、壓彎模具和拉絲模具。
1.冷作模具鋼的工作條件和性能要求冷模具鋼在工作時。由于加工材料的變形阻力相對較大，模具的工作部分承受較大的壓力、彎曲力、沖擊力和摩擦力。因此，冷模具的正常報廢通常是磨損。也有因斷裂、坍塌和變形過差而提前失效的。 冷模具鋼與刀具鋼相比有許多共同點。模具需要高硬度和耐磨性、高彎曲強度和足夠的韌性，以確保沖壓過程的順利進行。不同之處在于模具的形狀和加工工藝復(fù)雜。而且摩擦面積大，磨損可能性大，難以磨損。因此，它需要更高的耐磨性。模具工作時沖壓大，由于形狀復(fù)雜，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，韌性高；模具尺寸大，形狀復(fù)雜。因此，它需要、更小的變形和開裂傾向。簡而言之，冷模具鋼在淬火、耐磨、韌性等方面的要求高于刀具鋼。但在紅色硬度要求較低或基本不要求（因為是冷形成），因此也形成了一些適合冷模具的鋼，如高耐磨、微變形冷模具鋼、高韌性冷模具鋼等。
2、鋼種選擇根據(jù)冷模的使用條件，鋼種的選擇可分為以下四種情況： (1)尺寸小、形狀簡單、負荷輕的冷模。比如小沖頭、剪鋼板的剪刀等。T7A、T8A、T10A、T12A等碳工具鋼制造。這種鋼的優(yōu)點是可加工性好，價格便宜，來源容易。但其缺點是淬火性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，只適用于制造一些尺寸小、形狀簡單、負荷輕、硬化層不深、韌性高的冷模具。 (2)冷作模具尺寸大，形狀復(fù)雜，負荷輕。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃鋼。這些鋼在油中的淬火直徑一般可以達到40mm以上。其中9Mn2V鋼是近年來我國發(fā)展的一種Cr的冷作模具用鋼．可代替或部分代替含Cr的鋼。 9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向比CrWMn鋼材小，脫碳傾向性比9SiCr鋼小，淬透性大于碳工具鋼。它的價格只比后者高30%左右，所以是一種值得推廣的鋼種。9Mn2V鋼材在生產(chǎn)和使用中也存在一些缺點，如沖擊韌性低、此外，回火穩(wěn)定性差，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時，抗彎強度和韌性開始出現(xiàn)低值。 9Mn2V鋼可以在冷卻能力相對較低的淬火介質(zhì)中淬火，如硝酸鹽和熱油。對于一些變形要求嚴格、硬度要求低的模具，可采用奧氏體等溫淬火。 (3)冷作模具尺寸大，形狀復(fù)雜，負荷重。必須使用中合金或高合金鋼，如Cr12Mo、Crl2MoV、 Cr6WV、Cr4W2MoV此外，還有高速鋼。 近年來，使用高速鋼制冷模具的趨勢越來越大，但應(yīng)該指出的是，它不再利用高速鋼獨特的紅硬優(yōu)勢。它具有高淬火性和高耐磨性。因此，在熱處理過程中也應(yīng)存在差異。 高速鋼制冷模具應(yīng)采用低溫淬火，以提高韌性。W18Cr4V鋼刃常用的淬火溫度是1280-1290℃。制作冷模時，應(yīng)使用1190℃的低溫淬火。又如W6Mo5Cr4V2鋼.采用低溫淬火后，壽命可大大提高，尤其是折損率明顯降低。 〔4)受沖擊載荷和刀間薄的冷模具。如上所述。前三種冷模鋼的使用性能要求主要是高耐磨性，因此均采用高碳過分析鋼甚至萊氏體鋼。對于一些冷模加邊緣建筑、沖裁模具等，其對口較薄，沖擊載荷應(yīng)優(yōu)先考慮高沖擊韌性。為了解決這一矛盾，可以采取以下措施。①減少合碳量。采用亞共析鋼，避免一次和二次碳化物導(dǎo)致鋼韌性下降；②加入Si、Cr等合金元素。提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度(2401)270℃回火)有利于在不降低硬度的情況下充分消除淬火應(yīng)力，提高性能；②加入W形成難熔碳化物的元素可以細化晶粒，提高韌性。常用的高韌性冷模具鋼具6SiCr、4CrW2Si、5CrW2Si等。
3、充分發(fā)揮冷作模具鋼性能潛力的途徑在用Cr12當型鋼或高速鋼制成冷模具時，一個非常突出的問題是鋼的脆性很大。在使用過程中容易開裂。因此，必須采用充分鍛造的方法來細化碳化物。此外，還應(yīng)開發(fā)新的鋼種。新鋼種發(fā)展的重點應(yīng)是降低鋼的碳含量和碳化物形成元素的數(shù)量。 Cr4W2MoV鋼具有硬度高、耐磨性高、淬火性好等優(yōu)點。并具有良好的回火穩(wěn)定性和綜合力學(xué)性能。用于制造硅鋼板沖壓模具。它可以使用壽命比Cr12MoV鋼提高1~3倍以上。但鋼鍛溫區(qū)范圍狹窄，鍛造易開裂。鍛造溫度和操作規(guī)范應(yīng)嚴格控制。
Cr2Mn2SiWMoV鋼淬火溫度低，淬火變形小，淬火性高。
7W7Cr4MoV鋼可代W18Cr4V和Cr12MoV鋼的特點是碳化物的不均勻性和韌性大大提高。
二、熱作模具鋼
1、熱作模具的工作條件
熱模具包括錘鍛模具、熱擠壓模具和壓鑄模具。如前所述，熱模工作條件的主要特點是與熱金屬接觸，這是與冷模工作條件的主要區(qū)別。因此，它將帶來以下兩個問題： (1)模腔表面金屬受熱。通常，當錘鍛模具工作時，模腔的表面溫度可以達到300~400℃上述熱擠壓?？蛇_500800℃以上；壓鑄模腔溫度與壓鑄材料的類型和澆筑溫度有關(guān)。如果壓鑄黑色金屬，模腔溫度可達到1000℃以上。如此高的使用溫度會顯著降低模具腔的表面硬度和強度，在使用過程中容易折疊。因此，熱模鋼的基本使用性能要求是熱塑性抗力高，包括高溫硬度、高溫強度和高熱塑性變抗力，實際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。這是熱模鋼合金化的第一種方法，即添加Cr、W、Si等合金元素能提高鋼的回火穩(wěn)定性。 （2）模腔表面的金屬會產(chǎn)生熱疲勞（裂紋）。熱模具的工作特點是間歇性的。熱金屬形成后，應(yīng)用水、油、空氣等介質(zhì)冷卻模腔表面。因此，熱模具的工作狀態(tài)是反復(fù)加熱和冷卻，使模腔表面的金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱膨脹和冷收縮，即反復(fù)承受壓縮應(yīng)力。其結(jié)果導(dǎo)致模腔表面開裂，稱為熱疲勞現(xiàn)象，因此對熱模具鋼提出了第二個基本的使用性能要求。即具有較高的熱疲勞抗性。
一般來說，影響鋼熱疲勞抗力的主要因素有： ①鋼的導(dǎo)熱性。鋼的高導(dǎo)熱性可以降低模具表面金屬的加熱程度，從而降低鋼的熱疲勞傾向。一般認為鋼的導(dǎo)熱性與碳含量有關(guān)，碳含量高時導(dǎo)熱性低，因此高碳鋼不應(yīng)用于熱模鋼。碳鋼通常用于生產(chǎn)（C0.3％5~0.6%)合碳量過低，會降低鋼的硬度和強度。這也是不利的。 ②鋼的臨界點影響。通常，鋼的臨界點（Acl）鋼的熱疲勞傾向越低。因此，通常添加合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
2、常用熱作模具用鋼
(1)錘鍛模鋼。一般來說，錘鍛模鋼有兩個突出的問題。一是工作時受沖擊負荷影響。因此，對鋼力學(xué)性能要求較高，尤其是塑變抗力和韌性；二是錘鍛模截面尺寸較大(400mm）因此，鋼的淬透性要求較高，以確保整個模具的組織和性能均勻。 錘鍛模常用鋼5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等等。不同類型的錘眼模具應(yīng)選擇不同的材料。特大型或大型錘鍛模具5CrNiMo為好.也可以用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等等。通常選擇中小型錘鍛模式5CrMnMo鋼。 (2)熱擠壓模具采用鋼材，其工作特點是加載速度慢。因此，模腔的加熱溫度較高，通?？蛇_500800℃。這種鋼的使用性能要求主要是高溫強度(即高回火穩(wěn)定性)和高耐熱疲勞性。ak淬透性要求可適當降低。一般熱擠壓模尺寸較小，通常小于 70~90 mm。 常用的熱擠壓模具有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr等熱模具鋼。4CrW2Si可制作冷模鋼和熱模鋼。由于用途不同，可以采用不同的熱處理方法。冷模時淬火溫度較低（870—900℃）及低溫或中溫回火處理；熱模時淬火溫度較高(一般為9501)1000℃）高溫回火處理。 （3）壓鑄模具鋼。一般來說，壓鑄模具鋼的性能要求與熱擠壓模具鋼相似，即回火穩(wěn)定性高，熱疲勞抗力高。因此，通常選擇的鋼類型一般與熱擠壓模具鋼相同。如果經(jīng)常使用4CrW2Si和3Cr2W8V等鋼。但與低熔點不同。Zn可選合金壓鑄模40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；對Al和Mg可選擇合金壓鑄模4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對Cu多采用合金壓鑄模3Cr2W8V鋼。 近年來，隨著黑色金屬壓鑄工藝的應(yīng)用，高熔點鋁合金和鎳合金被廣泛使用。3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI用于制造黑色金屬壓鑄模具的三元共滲。最近國內(nèi)外都在試驗用高強度銅合金作為黑色金屬的壓鑄模材料。
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