冷作模具鋼的分類(lèi)

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(zhuān)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?yàn)槔渥髂＞叨嘣诔叵鹿ぷ鳎牧系乃苄宰冃慰沽Υ?，模具的工作?yīng)力大，工作條件苛刻，所以對(duì)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(qiáng)度、適當(dāng)?shù)捻g性。

為了滿(mǎn)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(shí)，主要是為了提高淬透性和耐磨性，對(duì)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(duì)金屬或非金屬板材進(jìn)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(jìn)行沖裁時(shí)，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(kāi)裂。在使用過(guò)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(shí)間，坯料切斷后，其斷口周?chē)a(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(guò)規(guī)定要求時(shí)，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(lèi)、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(shí)，如果沖裁產(chǎn)品批量不大，可選用碳素工具鋼;批量較多時(shí)，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(dá)到100萬(wàn)件，可選用Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr5Mo1V、7Cr7Mo2V2Si等鋼號(hào)，淬回火硬度為HRC61~63；當(dāng)生產(chǎn)批量超過(guò)100萬(wàn)件時(shí)，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(qiáng)度高、變形抗力大的碳素鋼板、硅鋼鋼板、不銹鋼板時(shí)，要根據(jù)材料的強(qiáng)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(shí)，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(qiáng)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(guò)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(duì)模具型腔表面進(jìn)行局部淬火，使型腔表面硬度達(dá)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(guò)淺，可能造成使用中型腔塌陷:硬化層過(guò)深，可能使模具在使用過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

對(duì)于要求使用壽命長(zhǎng)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?，使之緊密接觸，外套對(duì)內(nèi)套造成一定的壓應(yīng)力，以改善模具的服役條件，延長(zhǎng)模具的使用壽命。

冷擠壓模具用鋼

在冷擠壓過(guò)程中凹模經(jīng)常承受外套的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓過(guò)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(guò)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(huì)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(qiáng)度和加工硬化程度以及工件擠壓過(guò)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(qiáng)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(duì)于生產(chǎn)大批量工件的冷擠壓凸模，為了提高其抗壓強(qiáng)度和耐磨性，一般選用高臺(tái)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(rùn)滑條件是減少冷擠壓模具磨損的主要措施。對(duì)于黑色金屬冷擠壓產(chǎn)品，常采用磷化加皂化處理來(lái)改善潤(rùn)滑條件。在實(shí)際生產(chǎn)中，潤(rùn)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(shí)，如擠壓鋼件超過(guò)10萬(wàn)件，擠壓輕合金工件超過(guò)50萬(wàn)件時(shí)，有時(shí)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(shí)，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(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制造（熱處理硬度為HRC55~58）。