冷作模具鋼的分類

冷作模具鋼是指使金屬在冷態(tài)下變形或成形所使用的模具鋼。專用冷作模具鋼是Crl2型鋼，其含碳量為1.45%～2.30%，含鉻量為11%～13%。

因為冷作模具多在常溫下工作，材料的塑性變形抗力大，模具的工作應(yīng)力大，工作條件苛刻，所以對于模具性能上有一定的要求，一般要有較高的硬度和耐磨性、足夠的強度、適當(dāng)?shù)捻g性。

為了滿足高硬度和高耐磨性的需要，冷作模具鋼通常在成分上以高碳為主。在冷作模具鋼中加入合金元素時，主要是為了提高淬透性和耐磨性，對于耐磨性要求高的模具，多采用加入碳化物形成元素，例如Cr、Mo、W、V等元素的多元合金鋼。

下料沖孔模具用鋼

主要用于制造對金屬或非金屬板材進行下料、沖孔用的凸模和凹模。當(dāng)薄板放在凸模、凹模之間進行沖裁時，薄板在最初階段產(chǎn)生變形，隨著變形量的增加，薄板的下側(cè)表面因受到大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生開裂。在使用過程中，隨著凹模和凸模的磨損量的增加，其刃部的尖角逐步變?yōu)閳A角，導(dǎo)致薄板下側(cè)產(chǎn)生的拉應(yīng)力降低，薄板厚度方向受到壓縮，增加了被沖裁板料的加工硬化和變形、延遲了板料產(chǎn)生裂紋的時間，坯料切斷后，其斷口周圍產(chǎn)生毛刺，隨著模具磨損量的增加，工件的毛刺高度增加，當(dāng)毛刺高度超過規(guī)定要求時，模具就需要更換或返修。

下料沖孔模具用鋼，一般根據(jù)被加工工件的材料種類、厚度、生產(chǎn)工件的批量和模具的尺寸精度、形狀復(fù)雜程度等因素選擇鋼材。

當(dāng)沖壓低硬度的紙板，塑料板，鋁、鎂合金板，銅合金板時，如果沖裁產(chǎn)品批量不大，可選用碳素工具鋼;批量較多時，可選用CrWMn、9C-iWMn、7CrSiMmMoV 等低合金鋼，淬回火硬度為HRC62-64；生產(chǎn)批量達到100萬件，可選用Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等鋼號，淬回火硬度為HRC61~63；當(dāng)生產(chǎn)批量超過100萬件時，可選用高速鋼、超硬高速或硬質(zhì)合金制造模具。

當(dāng)沖壓強度高、變形抗力大的碳素鋼板、硅鋼鋼板、不銹鋼板時，要根據(jù)材料的強度、厚度、變形抗力，選擇合金含量更高、耐磨性更好的高一檔模具鋼。

當(dāng)截面尺寸較大的模具，要選用合金元素含量較高、淬透性好的模具鋼。當(dāng)被加工材料厚度增加時，也需要考慮選擇高一檔的模具鋼。

冷鐓模具用鋼

很多緊固件是采用冷鐓模具形成的。冷鐓模具承受劇烈的神壓載荷，其凹模表面承受很高的壓應(yīng)力。要求模具材料具有較高的強度、韌性和耐磨性。

冷鐓模具在熱處理后，表面必須具有高的硬度而心部必須具有良好的韌性，這樣，表面有一定的壓應(yīng)力可以抵消在冷鐓過程中承受的應(yīng)力。

用于生產(chǎn)工件批量不大的冷鐓模具，-般選擇碳素工具鋼或低合金冷作模具鋼，對模具型腔表面進行局部淬火，使型腔表面硬度達到HRC60左右，而模具心5硬度為HRC35~45左右。應(yīng)根據(jù)模具的截面尺寸，選擇具有一定淬透性的模具鋼， 以得到比較理想的淬硬層深度。淬硬層過淺，可能造成使用中型腔塌陷:硬化層過深，可能使模具在使用過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

對于要求使用壽命長的冷鐓模具，則采用高合金模具鋼(如C-5Mo1V,Crl2，Crl2MV, 7QMo2V2Si 等)、高速鋼(如W6Mo5Cr4V2. w18Cr4V,粉末高速銅等)、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金或鈷含量較高韌性好的硬質(zhì)合金制造。為了使模具能承受較高的沖擊載荷，般采用鑲塊式模具結(jié)構(gòu)。 模具外套采用高韌性的合金結(jié)構(gòu)鋼或4Cr5MoSiV1等熱作模具鋼制造，熱處理后的硬度為HRC45左右。高硬度冷鐓模具鑲塊采用高合金模具材料制造，用冷壓或熱壓法鑲?cè)胪馓祝怪o密接觸，外套對內(nèi)套造成一定的壓應(yīng)力，以改善模具的服役條件，延長模具的使用壽命。

冷擠壓模具用鋼

在冷擠壓過程中凹模經(jīng)常承受外套的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓過程中的拉伸應(yīng)力，凸模則承受巨大的壓應(yīng)力。工件在變形過程中所產(chǎn)生的熱量也部分地被模具吸收，所以模具材料還需要具有一定的高溫硬度和熱穩(wěn)定性。另外，模具表面往往會產(chǎn)生磨損和擠傷，從而造成工件的尺寸、形狀變化，表面粗糙度上升，使得模具失效。

冷擠壓模具所承受的載荷取決于被擠壓工件的材料強度和加工硬化程度以及工件擠壓過程中的變形度。

擠壓較軟的鋁合金工件用的小型模具，其凹模可以采用碳素工具鋼制造；擠壓高強度鋁合金、碳素鋼和低合金鋼工件的冷擠壓凹模，一般采用中合金模具鋼制造(如Cr-Mo1V等，硬度為HRC56-58)。生產(chǎn)批量不大的冷擠壓凸模和頂桿材料，一般采用中合金冷作模具鋼制造；對于生產(chǎn)大批量工件的冷擠壓凸模，為了提高其抗壓強度和耐磨性，一般選用高臺金模具鋼(如Qr12MoV, Cr12M1V1，707M3V2S1等)或高速鋼、基體鋼(如W6Mo5Cr4V2、6W6Mo5Cr4V等) 制造。

良好的潤滑條件是減少冷擠壓模具磨損的主要措施。對于黑色金屬冷擠壓產(chǎn)品，常采用磷化加皂化處理來改善潤滑條件。在實際生產(chǎn)中，潤滑條件不當(dāng)將造成冷擠壓權(quán)且早期失效。

當(dāng)擠壓工件很大時，如擠壓鋼件超過10萬件，擠壓輕合金工件超過50萬件時，有時采用硬質(zhì)合金制造模具鑲塊。當(dāng)擠壓變形抗力很高的合金鋼工件或反擠壓大型環(huán)形的工件時，也可以采用硬質(zhì)合金制造冷擠壓凸模的鑲塊，凸橫的外套般選用高強度結(jié)構(gòu)鋼制造（熱處理硬度為HRC55~58）。