冷作模具钢与热作模具钢成分差异
一、冷作模具钢 材 冷作模具钢材包含制作冲截用的模具（落料冲孔模、修边模、冲头、剪刀）、冷镦模和冷挤压模、压弯模及拉丝模等
1.冷作模具钢材的作业条件及功能要求
冷作模具钢材在作业时．因为被加工资料的变形抗力比较大，模具的作业部分接受很大的压力、弯曲力、冲击力及冲突力。因而，冷作模具材的正常作废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。
冷作模具钢材与刃具钢材相比．有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的耐性，以确保冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加I工艺杂乱．并且冲突面积大．磨损可能性大．所以修磨起来困难。因而要求具有更高的耐磨化模具作业时接受冲压力大．又因为形状杂乱易于发生应力集中，所以要求具有较高的耐性；模具尺度大、形状杂乱．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与耐性等方面的要求要较刃具钢高一些．而在红硬性方面却要求较低或根本上没要求（因为是冷态成形），所以也相应构成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如，开展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高耐性冷作模具用钢等。下面结合有关钢种选用进一步阐明。
2.钢种选择
一般接冷作模具的运用条件，能够将钢种选择分为以下四种情况：
（1）尺度小、形状简略、轻负荷的冷作模具。例如．小冲头，剪落钢板的剪刀等可选用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素东西钢制作。这类钢的长处是；可加工性好、价格便宜、来历简略。但其缺陷是：淬透性低、耐磨性差、淬火变形大。因而，只适于制作一些尺度小、形状简略、轻负荷的东西以及要求硬化层不深并坚持高耐性的冷像模等。
（2）尺度大、形状杂乱、轻负荷的冷作模具。常用的钢种有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具钢。这些钢在油中的淬透直径大体上可达40mm以上。其中9Mn2V钢是我国近年来开展的一种不含Cr的冷作模具用钢材．可替代或部分替代含Cr的钢。 9Mn2V钢的碳化物不均匀性和淬火开裂倾向性比CrWMn钢小、脱碳倾向性比9SiCr钢小，而淬透性比碳素东西钢大．其价格只比后者高约30％因而是一个值得推行运用的钢种。 但9Mn2V钢也存在一些缺陷如冲击耐性不高，在生产运用中发现有碎裂现象．另外回火稳定性较差，回火温度一般不超过180℃在200℃回火时抗弯强度及耐性开始呈现低值。 9Mn2V钢可在硝盐、热油等冷却能力较为平缓的淬火介质中淬火。对于一些变形要求严格而硬度要求又不很高的模具，可选用奥氏体等温淬火。
（3）尺度大、形状杂乱重负荷的冷作模具。须选用中合金或高合金钢．如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等，另外也有选用高速钢的。 近年来用高速钢做冷作模具的倾向巴日趋增大、但应指出，此时已不再是利用高速钢所特有的红硬性长处．而用它的高淬透性和高耐磨性。为此．在热处理工艺上也应有所差异。 选用高速钢做冷模具时．应选用低温淬火．以进步耐性。例如 W18Cr4V钢做刃具时常用的淬火温度为1280-1290℃。而做冷作模具时，则应选用1190℃的低温淬火。又如 W6Mo5Cr4V2钢．选用低温淬火后可使寿数大大进步、特别是显著减少了折损率。
（4）受冲击负荷且刀间单薄的冷作模具。如上所述．前三类冷作模具用钢的运用功能要求均以高耐磨性为主为此均选用高碳过共析钢乃至荣氏体钢。而对有的冷作模具加切边楼、冲裁模等．其对口单薄．运用时又受冲击负荷效果则应以要求高的冲击耐性为主。为了处理这一矛盾．可采取以下办法．
①下降合碳量．选用亚共折钢．以避免因为一次及二次碳化物而引起钢的耐性下降；
②参加Si．、Cr等合金元素．以进步钢的回火稳定性和回火温度（240一270℃回火）这样有利于充分消除淬火应力使叽进步．而又不致下降硬度；
②参加W等构成难熔碳化物的元素以细化晶粒、进步耐性。常用的高耐性冷作模具用钢有6SiCr、4CrW2Si；、5CrW2Si等。
3.充分发挥冷作模具钢材功能潜力的途径
在用Cr12型钢或高速钢做冷作模具时，一个很杰出的问题是钢的脆性大．运用中易开裂。为此，必须用充分锻打的方法细化碳化物．除此之外应开展新钢种。开展新钢种的着眼点，应是下降钢的含碳量及碳化物构成元素的数量。近年来国内研发并推行以下几种新钢种、如表4.11所示。 Cr4W2MoV 钢具有高硬巨、高耐磨性和淬透性好等长处．并具有较好的回火稳定性及归纳力学功能．用干制作硅钢片冲模等．可使寿数比Cr12MoV钢进步1~3倍以上但此钢铸造温区范围较窄，铸造河县开裂．应严格控制铸造温度和操作规认Cr2Mn2SiWMoV钢淬火温度低、淬火变形小、淬透性高．有空淬微变形模具钢之称7W7Cr4MoV钢可代W18Cr4V和Cr12MoV钢．其特点是钢的碳化物不均匀性和耐性得到很大的改进。
二、热作模具钢
1.热作模具材的作业条件
热作模具材包含锤锻模、热挤压模和压铸模三类。如前所述．热作模具作业条件的主要特点是与热态金属相接触、这是与冷作模具作业条件的主要差异。因而会带来以下两方面的问题：
（l）模腔表层金属受热。一般锤锻模作业时．其模腔表面温度可达300~400℃以上热挤压模可达500一800℃以上；压铸模模腔温度与压铸资料品种及浇注温度有关。如压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上。这样高的运用温度会使模腔表面硬度和强度显著下降，在运用中易发生打垛。为此．对热模具钢的根本运用功能要求是热塑变抗力高，包含高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火稳定性。由此便能够找到热模具钢合金化的第一种途径，即参加Cr、W、Si．等合金元素能够进步钢的回火稳定性。
（2）模腔表层金属发生热疲惫（龟裂）。热模的作业特点是具有间歇性．每次使热态金属成形后都要用水、油、空气等介质冷却模腔的表面。因而．热模的作业状态是重复受热和冷却，然后使模腔表层金属发生重复的热胀冷缩，即重复接受拉压应力效果．其结果引起模腔表面呈现龟裂，称为热疲惫现象，由此，对热模具钢材提出了第二个根本运用功能要求．即具有高的热疲惫抗力。一般说来，影响钢的热疲惫抗力的因素主要有：
①钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度下降，然后减小钢的热疲惫倾向性。一般以为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜选用高碳钢。在生产中一般选用中碳钢（C0.3％5~0.6％）合碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降．也是不利的。
②钢的临界点影响。一般钢的临界点（Acl）越高．钢的热疲惫倾向性越低。因而．一般经过参加合金元素Cr、W、Si、引来进步钢的临界点。然后进步钢的热疲惫抗力。
2.常用热作模具用钢
（1）锤锻模用钢。一般说来，锤锻模用钢有两个问题比较杰出一是作业时受冲击负荷效果．故对钢的力学功能要求较高，特别是对塑变抗力及耐性要求较高；二是锤锻模的截面尺度较大（＜400mm）故对钢的淬透性要求较高，以确保整个模具安排和功能均匀。 常用锤锻楼用钢有5CrNiMo、 5CrMnMo、 5CrNiW、 5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同类型的锤眼模应选用不同的资料。对特大型或大型的锤锻模以5CrNiMo为好．也可选用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。对中小型的锤锻模一般选用5CrMnMO钢。
（2）热挤压模用钢，热挤压模的作业特点是加载速度较慢，因而，模腔受热温度较高，一般可达500一800℃。对这类钢的运用功能要求应以高的高温强度(即高的回火稳定性）和高的耐热疲惫功能为主。对ak及淬透性的要求可适当放低。一般的热挤压模尺度较小，常小于 70~90 mm。
常用的热挤压模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5％Cr型等热作模具钢．其化学成分如表4.16所示。
其中4CrW2Si．既可做冷作模具钢，又可做热作模具钢．因为用处不同，可选用不同热处理方法。作冷模时选用较低的淬火温度（870—900℃）及低温或中温回火处理；作热模时则选用较高的淬火温度（一般为950一1000℃）及高温回火处理。
（3）压铸模用钢。从总体上看，压铸模用钢的运用功能要求与热挤压模用钢附近，即以要求高的回火稳定性与高的热疲惫抗力为主。所以一般所选用的钢种大体上与热挤模用钢相同．如常选用4CrW2Si．和3Cr2W8V等钢。但又有所不同如对熔点较低Zn合金压铸模．可选用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等；对Al和Mg合金压铸模，可选用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等对Cu合金压铸模．多选用3Cr2W8V钢。
近年来．跟着黑色金属压铸工艺的使用，多选用高熔点的铝合金和镍合金．或者对3Cr2W8V钢进行Cr-Al-SI三元共渗，用以制作黑色金属压铸模。最近国内外还正在试验选用高强度的铜合金作黑色金属的压铸模资料。