冷作模具鋼的選用指南，好資料！
我國傳統上常用的冷作模具鋼有低合金鋼：CrWMn、95SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn等；高合金鋼：Cr12、Cr12MoV、高速鋼W18Cr4V、不銹鋼30Cr13等。由于這些老鋼種存在一些問題，不能滿足模具工業的發展的需要，國內先研發和研制了一批新型冷作模具鋼。
1、低合金冷作模具鋼的應用
簡單模具可選用高碳鋼如T10A，但高碳鋼淬透性差、淬火變形大、耐磨性低、強韌性和回火穩定性都較差，因此不能用來制作形狀復雜、精度要求高、承載力大的工模具。
為了適用模具的性能需要而發展起來的高碳低合金鋼是在碳素工具鋼基礎上加入適當的合金元素如鉻、鎳、錳、鉬、鈦、鎢、釩、硅等元素冶煉而成的，常用的有CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15等，合金元素的加入提高了鋼的淬透性，油冷代替水冷降低了模具變形和開裂的傾向，馬氏體在回火時不易分解，分解后析出的碳化物又不易聚集長大、低溫回火后有較高的強韌性和耐磨性，模具使用壽命可大幅提高。
近年來我國研制了一些新型低合金冷作模具鋼，這些鋼的主要特點是合金總量低、淬透性好、淬火溫度低、熱處理畸變小、強韌性好、并且有適當的耐磨性，如GD (6CrMnNiMoVSi)鋼、CH(7CrSiMnMoV)鋼、DS（6CrMnNiMoVWSi）鋼和CrNiWMoV鋼等。其中GD鋼中加入少量Ni、Si，既強化了基體又提高了低溫回火抗力，Mo和V的加入可細化晶粒，用于制造易崩刃、易斷裂的模具，有較高的使用壽命。DS鋼是一種抗沖擊冷作模具鋼，其韌性顯著優于常用的高韌性刀片用工具鋼。CH鋼的成分與日本SX105V鋼相同，是一種火焰淬火模具鋼，常用于制造汽車等生產線上用的模具零件，火焰淬火時，加熱模具刃口切料面，硬化層下有一個高韌性的基體做襯墊，從而獲得較高的使用壽命。
2、高韌性高耐磨模具鋼的應用
我國傳流上應用較多的是Cr12型系列，如Cr12、Cr12MoV鋼，它們都是萊氏體鋼，其組織中有大量共晶碳化物，淬火有大量殘留奧氏體，熱處理后變形小、耐磨性高、承載力大、長期以來在國內大中型冷作模具中得到廣泛應用。
雖然Cr12、Cr12MoV鋼耐磨性好，但是其韌性差，并且常因碳化物偏析易引起熱處理后斷裂。為克服這些缺點，國內外均進行了大量的研究工作，一方面在提高鋼的質量上下功夫，如采用電爐+爐外精煉、電渣重熔來提高鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性，減少偏析；另一方面又不斷研究新鋼種，先后開發了多種高韌性高耐磨性模具鋼，如LD（7Cr7Mo2V2Si）鋼、GM（9Cr6W3Mo2V2）鋼、ER5（Cr8WMoV3Si）鋼。與Cr12型模具鋼相比，這類新開發的鋼中適當降低了C和Cr的含量以改善碳化物偏析，還適當增加了W、Mo和V的含量，以增加二次硬化的能力和提高其耐磨性。這些新型模具鋼既有高的強韌性，又有良好的耐磨性，用其制造的模具使用壽命有所提高。
3、高速鋼和基體鋼的應用
高速鋼具有很高的硬度、抗壓強度和耐磨性，因此越來越多地用于制造要求重載荷高壽命的冷作模具，常用的鋼號有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N、W9Mo3Cr4V以及為提高韌性而研制的降碳降釩高速鋼6W6Mo5Cr4V，這些鋼在制造重載荷的冷作模具方面獲得了良好的使用效果。
基體鋼是為了改善高速鋼碳化物不均勻分布和韌性較差而研制開發的。基體鋼一般指其成分與高速鋼淬火組織中基體組織化學成分相同的鋼。近年來我國研制一些基體鋼：如65Nb(6Cr4W3Mo2VNb)鋼、CG-2（6Cr4Mo3Ni2WV）鋼、012Al（5CrMo3SiMnVAl）鋼、LM1（6W8Cr4VTi）鋼、LM2（6Cr5Mo3W2VNb）鋼、RM2（5Cr4W5Mo2V）鋼、5Cr4Mo2W2VS鋼等。這些基體鋼的主要特點是其碳含量稍高于高速鋼基體的碳含量，以增加一次碳化物和提高耐磨性。一些鋼中還加入少量的強碳化物形成元素Nb和Ti，以形成比較穩定的碳化物，阻止淬火加熱時晶粒長大并改善鋼的工藝性能。基體鋼中共晶碳化物數量少且細小均勻分布，韌性相對提高，其抗彎強度、疲勞抗力也有所改善。基體鋼主要用于要求高強度和足夠韌性的冷擠壓、冷鐓等模具，有些基體鋼還可用于熱作模具。
4、無磁高強度模具鋼的應用
電子工業的發展，對無磁模具鋼的需求量大大增加，傳統的無磁模具鋼7Mn15Cr2A13V2WMo是一種高強度奧氏體無磁模具鋼，其磁導率低，并具有良好的強度和耐磨性，但由于其冷作硬化現象，切削加工比較困難。為此國內科技工作者研發了一些新型無磁模具，有A18（18Mn12Cr18NiN）鋼、WCG（8Mn15Cr18）鋼、50Mn（50Mn18Cr4WN）鋼等，以及部分奧氏體不銹鋼。這些鋼磁導率較低，強度較高，并具有良好的可切削加工性能。
5、鋼結硬質合金的應用
用硬質合金制造模具，在不受沖擊韌性要求不高的情況下，性能比鋼要好，壽命很長，但成本較高，更為困難的是由于受制造條件的限制，難以制造形狀復雜的模具。
20世紀60年代我國已開始研究鋼結硬質合金，它是一種介于合金鋼和硬質合金之間的新型材料，具有優良的耐磨性。與硬質合金相比，鋼結硬質合金可以切削、鍛造、焊接、熱處理，并且具有韌性，綜合力學性能較好，成本較低的特點。我國研制的鋼結硬質合金有以TiC為硬質相的GT35、R5、DT、Ti等和以WC為硬質相的GW50、GJW50、TLMW50等。
鋼結硬質合金目前用于制造冷鐓模、拉深模、擠壓模、沖裁模、拉絲模、熱鐓模等，使用壽命比合金模具鋼壽命提高幾倍到幾十倍。
作者：趙昌盛
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
