冷作模具鋼的性能(冷作模具鋼常用牌號)
冷模鋼主要用于沖壓、落料、成型、彎曲、冷擠壓、冷拔、粉末冶金模具等工藝。冷模鋼需要高硬度、高耐磨性和足夠的韌性。一般可分為一般型和特殊型。
例如，美國常見的冷模具鋼通常包括01A2、D2和D3四個鋼種。
根據日本JIS主要用于冷模鋼SK系列，包括SK碳工具鋼系列，8種合金工具鋼SKD系列和9種SKH Mo高速鋼種有24種GB/T合金工具鋼標準包括11種鋼種，形成相對完整的系列。
隨著加工工藝、不能滿足加工工藝、加工材料和模具需求的變化。根據冷模鋼的發展方向，日本鋼廠和歐洲主要工模鋼廠開發了專用冷模鋼，并逐步形成了自己的冷模鋼系列。
冷模鋼的分類
根據冷模具鋼的工藝性能和承載能力，每組鋼都有自己合理的適用范圍。
(1)低淬透冷作模具鋼(含)T7A、T8A、T10A、T12A、V、MnSi、Cr2、9Cr2、CrW5)該組由碳工具鋼和低合金工具鋼組成。其特點是合金元素含量低，加工性能好。淬火后硬化薄殼具有足夠的韌性和抗疲勞性，但鋼淬火和抗疲勞性較差。一般水淬碳素工具鋼T10A模具鋼和一般水油淬冷Cr二是典型代表。CrW5.韌性低，但耐磨性和抗咬性能優異。
適用于小批量生產的各種模具和抗沖擊載荷模具。
(2)低變形冷作模具鋼(含9)Mn2V、9Mn2、CrWMn、MnCrWV、9CrWMn、SiMnMo)該組鋼的合金元素含量高于第(1)組，淬火硬化能力好，淬火操作工藝簡單，零件淬火變形程度易于控制。但該組鋼的韌性和回火阻力仍然較低，250℃殘余奧氏體在左右回火過程中分解，使鋼體積膨脹，增加低溫回火的脆性。這組鋼MnCrWV是綜合性能優異的代表鋼，9CrWMn鋼鐵在美國、英國等國最受歡迎，9Mn2鋼是西歐、捷克等國家和地區流行的冷模具鋼，廣泛應用于美國的小型塑料模具。SiMnMo石墨鋼具有優異的抗咬合性和耐磨性，歐美很多鋼廠都有生產，國內用戶很少。
該鋼組是中小批量生產形狀復雜的基礎鋼。
(3)微變形冷作模具鋼(含)Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr2Mn2SiWMoV)這組鋼是高合金鋼，屬于低合金過共析鋼，Cr12MoV鋼是這組鋼的典型代表。鋼組的基本特點是淬火淬火性適中，耐磨性高，淬火后體積變化小。但其抗變形能力和抗沖擊能力有限Cr2Mn2SiWMoV該組鋼熱穩定性高。
該鋼組是批量生產冷沖模的基礎鋼，也是冷擠壓模和冷軋模的主要材料。
(4)高強度冷作模具鋼(含)W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2)本組鋼是一種高強度、高回火穩定性、高耐磨性的通用高速鋼。它是制造冷擠壓模具的基本材料。但該組鋼韌性差，合金元素消耗大，制造工藝性能差，調質后變形難以控制，原材料及后期熱加工價格高。
(5)高強度高韌性冷作模具鋼(含6)W6Mo5Cr4V、CG2、65Nb)這組鋼是中碳高合金鋼，碳化物過多，組織均勻。淬火組織主要是板條馬氏體。結合多合金固溶強化和回火碳化物彌散強化，其基本特點是抗壓強度低、熱穩定性差、淬火變形后難以控制。
適用于制作大中型冷鐓模具和精密模具。
(6)抗沖擊冷作模具鋼(含4)Cr2si、5CrW2Si、60Si2Mn、5CrNiMo、5CrMnMo、5SiMnMoV、9SiCr)本組鋼為中碳低合金鋼，可進一步細分為硅錳鋼60Si2Mn、鉻鎢硅抗沖擊模鋼4Cr2si、5CrW2Si、6CrW2Si。其基本特點是抗沖擊疲勞性能優異，耐磨性低，抗壓強度高。是各種沖剪工具、精密模具、冷軋模具的基本材料。
硅錳鋼60Si2Mn它是一種流行的彈簧鋼，可用于48個硬度，如內六角螺釘、硬合金模具預應力套筒等 ~ 52 HRC的小沖頭。Cr-W-Si沖擊模具鋼是一種性能優異的冷熱模具通用鋼，廣泛應用于世界各地。它具有強度高、韌性高、耐磨性好、等溫回火適應性好等優點。鋼中的鉻和硅能保證淬火、疲勞強度和抗壓強度，鎢能細化晶粒，保證淬火。
5CrNiMo和5CrMnMo本來屬于高韌性熱作模具鋼。由于其良好的淬火和高硬化能力，在低溫回火或等溫淬火狀態下具有良好的強度和韌性，特別是對低間隙的敏感性。國內外主要用于承載條件差、易碎的重型冷模，但耐磨性低。5SiMnMoV如果厚度大于20，鋼材主要用于厚鋼板和重型沖孔模具的沖孔剪切工具mm鋼板直剪厚度大于6mm圓盤剪、大中型圓鋼、型鋼下料剪、中厚板下料模、精密模具等。
(7)低合金空淬模具鋼要求淬透性好，熱處理變形小，強度和韌性好，耐磨性好。它是一種低合金氣淬微變形鋼，可以減少模具零件的淬火變形和開裂。
標準高合金冷作模具鋼(如D2和A2)淬透性好，但合金含量高，成本高。因此，國內外開發的一些低合金微變形鋼一般都含有Cr、Mn合金元素的總含量一般小于5%，適用于制造精密復雜、批量小的模具。典型的鋼材，如美國A6.日立金屬公司ACD大同特鋼公司37鋼G愛知鋼鐵公司04鋼鐵AKS3鋼等。
我國的GD鋼，經900℃淬火，200℃回火后，可在鋼組織中保持一定量的殘余奧氏體，韌性好，尺寸穩定性好，可用于制易碎冷模，使用壽命長。
（8）為了縮短模具制造周期，簡化熱處理工藝，節約能源，降低模具制造成本，日本開發了一些特殊的冷模具鋼，以滿足火焰淬火的要求。典型的例子是愛知鋼SX105V(7CrSiMnMoV)和SX4(Cr8)日立金屬HMD5和HMD一、大同特鋼公司G05鋼等。7CrSiMnMoV國內發展已經完成。
模具加工后，可用氧乙炔噴槍或其它加熱器加熱火焰淬火鋼，然后空冷淬火。淬火后可直接使用。由于其工藝簡單，在日本得到了廣泛的應用。該鋼的代表性鋼種有7種CrSiMnMoV，淬透性好。φ80mm鋼在油中淬火時，離表面30mm硬度可高達603HRC，心與表面硬度相差3HRC，180預熱火焰淬火 ~ 200℃。將噴槍加熱到900 ~ 1000℃淬火，硬度可達≥60HRC，可獲得≥1.5mm的硬化層。
(9)為了提高冷模鋼的韌性，降低鋼的耐磨性，國外一些主要模鋼廠家開發了一系列高韌性、高耐磨性的冷模鋼。一般來說，這種鋼含有約1%的碳和8.0%的鉻。添加Mo、V、Si碳化物小，分布均勻，韌性遠高于合金元素Cr耐磨性和12型鋼Cr類似于12型鋼。其硬度、抗彎強度、疲勞強度和斷裂韌性高，回火穩定性高Cr適用于高速沖床和多工位沖床。
20世紀70年代，釩合金首次開發VascoDie(8Cr8Mo2V2Si)，包括美國在內的快速發展CRUCIBLE公司開發的CRU-WEAR鐵，鐵姆肯公司Lescowear、K日本楊珊特鋼340鋼博勒公司QCM8.大通特鋼DC愛鋼鐵公司SX5(Cr8MoV)、TCD等鋼材。中國也在發展LD鋼、GM鋼、ER5鋼等。
這種鋼代表日本低V含量的鋼種DC53鋼和高V含量耐磨鋼。
回火后，DC53鋼的韌性是D的兩倍，抗疲勞強度是D的兩倍D2高20%。運動后，退火后的超耐磨鋼硬度可達225~255 HBS，淬火后的硬度可達63HRC。在480～570℃超耐磨鋼具有明顯的二次硬化效果，其耐磨性和韌性優于D2鋼。
(10)基體鋼高速鋼因其優異的耐磨性和紅硬性，已廣泛應用于制造日本標準高速鋼等高性能、長壽命的冷模具SKH51(W6Mo5Cr4V2)。通常通過降低淬火溫度、淬火硬度或碳含量來提高高速鋼的韌性，以滿足模具的要求。
基體鋼由高速鋼發展而來，其化學成分相當于高速鋼淬火基體。因此，淬火后殘留碳化物數量少，分布均勻。與高速鋼相比，鋼的韌性大大提高。20世紀70年代初，美國和日本進行了研究VascpMA、VascoMatrix1和MOD最近開發了二級基體鋼DRM1、DRM2、DRM3.一般用于韌性高、耐回火性好的冷模。我國還開發了一些基體鋼，如65Nb(65Cr4W3Mo2VNb)、65W8Cr4VTi、65Cr5Mo3W2VsiTi等鋼。
鋼具有良好的強度和韌性，可廣泛應用于冷擠壓、厚板冷沖壓、線輪、模具、冷軋模具等。也可用作溫度擠壓模具。
(11)萊比錫高合金冷模鋼，特別是大截面鋼，共晶碳化物粗大，分布不均勻，嚴重降低了鋼的韌性、磨削性和各向同性。因此，近年來，國外生產模具鋼的主要特種鋼企業開發了一系列粉末冶金高速鋼和高合金模具鋼，使這些鋼發展迅速。
國外模具鋼粉冶金生產已成為一個重要的發展方向。2002年，美國坩堝廠年產能1.2萬噸，而奧地利博勒廠僅生產1.8萬噸粉末工具鋼(主要是高速鋼和冷模具鋼)。粉末冶金工藝由于霧化鋼粉冷卻速度快，形成了細小均勻的碳化物，顯著提高了模具材料的韌性、可磨性和各向同性。由于碳化物的小而均勻，這種特殊的生產工藝改進了機械加工和研磨。日本大同等一系列新型鋼種，通過在鋼中添加更高的碳含量和釩含量來開發DEX系列(DEX40、DEX60、DEX80等。)，日立金屬的HAP系列，不二周助FAX系列，瑞典UDDEHOLM的VA-NADIS系列，法國Erasteel的ASP系列。美國CRUCIBLE粉末冶金工具鋼發展迅速，形成CPM1V、CPM3V、CPM10V、CPM15V等一系列粉末冶金鋼。與普通工藝生產的工具鋼相比，其磨削性和韌性顯著提高。20世紀80年代，中國對粉末冶金高速鋼進行了研究，但沒有工業化。
