冷模鋼

冷模鋼是指製造在冷狀態下使金屬變形的模具(如下料模、彎曲模、剪下模等)用的工具鋼，也稱做冷變形模具鋼或冷模鋼。

基本介紹

• 中文名：冷模鋼
• 外文名：cold-working die steel 
• 學科：材料工程
• 領域：工程技術

定義

冷模鋼是指製造在冷狀態下使金屬變形的模具(如下料模、彎曲模、剪下模等)用的工具鋼，也稱做冷變形模具鋼或冷模鋼。

特點

冷作模具鋼應該具有高的硬度和耐磨性、高的強度和疲勞強度以及足夠的韌性，還要有良好的工藝性能.如鍛造性、切削加工性、淬透性、淬硬性，且熱處理變形小。

類型

T10A、T12A等碳素工具鋼可用於製造一些形狀簡單、承受載荷不大的小型模具，以及要求硬化層不深的冷鐓模，對於一些形狀複雜、承受載荷大的大、中型模具，應採用合金工具鋼製造。

實例

典型的冷作模具鋼有：

(1)淬透性較低的碳素工具鋼T8~T12；

(2)淬透性較高的9Mn2V、9CrSi、MnSi、CrWMn等；

(3)高韌性的4CrW2Si、5CrW2Si、6Cr2Si等；

(4)高淬透性、高耐磨性和淬火變形小的Cr12、Cr12V、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV和CrMn2SiWMoV等。

還有新發展的冷作模具鋼和低碳高速鋼、基體鋼、微變形冷作模具鋼等。

特點

1.真空脫氣精煉鋼，內質純淨；

2.機械加工性良好(切削性較SKD1提高20%)；

3.淬透性良好，空冷淬硬(不易出現淬裂)；

4.耐磨性極為優異(可用作不鏽鋼及高硬度材的沖裁模)；

5.韌性良好。

用途

用途	使用硬度	用途	使用硬度
沖裁模	HRC58~62	高級量規	HRC60~65
成形軋輥	HRC58~63	搓絲輥	HRC60~63
十字槽頭螺釘成形模	HRC57~62	冷擠壓制模壓力機用原陽模	HRC58~65
拉伸模	HRC58~63	冷鐓模	HRC58~62
剪刀	HRC50~65	熱固性樹脂成形用模	HRC56~61

鋼種選擇

通常按冷作模具的使用條件，可以將鋼種選擇分為以下四種情況：

(1)尺寸小、形狀簡單、輕負荷的冷作模具。例如：小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、 T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼製造。這類鋼的優點是；可加工性好、價格便宜、來源容易。但其缺點是：淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，只適於製造一些尺寸小、形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深並保持高韌性的冷像模等。

(2)尺寸大、形狀複雜、輕負荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及 9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國發展的一種不含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性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小，而淬透性比碳素工具鋼大，其價格只比後者高約30%，因此是一個值得推廣使用的鋼種。

但9Mn2V鋼也存在一些缺點如衝擊韌性不高，在生產使用中發現有碎裂現象，另外回火穩定性較差，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時抗彎強度及韌性開始出現低值。

9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質中淬火。對於一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具，可採用奧氏體等溫淬火。

(3)尺寸大、形狀複雜重負荷的冷作模具。須採用中合金或高合金鋼，如Cr12Mo、 Crl2MoV、 Cr6WV Cr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的。

用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應指出，此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處.而用它的高淬透性和高耐磨性。為此，在熱處理工藝上也應有所區別。

選用高速鋼做冷模具時，應採用低溫淬火，以提高韌性。例如 W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時，則應採用1190℃的低溫淬火。又如 W6Mo5Cr4V2鋼，採用低溫淬火後可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。

(4)受衝擊負荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述，前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均採用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等。其對口單薄，使用時又受衝擊負荷作用則應以要求高的衝擊韌性為主。

為了解決這一矛盾，可採取以下措施：

1.降低合碳量，採用亞共折鋼，以避免由於一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；

2.加入Si、Cr等合金元素，以提高鋼的回火穩定性和回火溫度(240一270℃回火)這樣有利於充分消除淬火應力使嘰提高，而又不致降低硬度；

3.加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW₂Si、5CrW₂Si等。