冷作模具钢的使用性能要求及分类

冷模钢主要用于在冷状态（室温）下压制工件的模具。如冷冲压模具﹑冷拉伸模具﹑冷挤压模具等。

1、冷模钢的工作条件

冷模具钢正在工作。由于冷模具钢加工材料的变形阻力相对较大，模具的工作部分承受较大的压力、弯曲力、冲击力和摩擦力。因此，冷模具钢正常报废的原因一般是磨损。也有因断裂、坍塌和变形过差而提前失效。

2、冷模钢失效分析

(1)磨损(2)崩角(3)塑性变形 (4)破裂(5)粘附

3、冷模钢性能要求

(1)耐磨性好﹐工作时保持锋利的刃口﹔

冷模工作时，表面与坯料之间有许多摩擦。在这种情况下，模具必须保持较低的表面粗糙度值和较高的尺寸精度，以防止早期故障。

为于模具材料的硬度和组织是影响模具耐磨性的重要因素，因此为了提高冷制模具的耐磨性，模具硬度一般要求高于加工件硬度的30%-50%，材料组织为回火马氏体或下贝氏体，其上分布均匀、细小的颗粒状碳化物。为了达到这一目的，钢中碳的质量分数通常是0.60%以上。

(2)淬火态具有较高的硬度和一定的淬火深度﹔

(3) 热处理变形小﹐复杂的形状不易开裂﹔

(4) 一定的强度和韧性﹔

模具的强度是指模具零件在工作过程中抵抗变形和断裂的能力。强度指标是冷模具设计和材料选择的重要依据，主要包括拉伸屈服点、压缩屈服点等。屈服点是衡量模具零件塑性变形阻力的指标，也是常用的强度指标。

为了获得高的强度，在模具制造过程中，要模具材料的韧性，要根据模具工作条件来决定，对于强烈冲击载荷的模具，如冷作模具的凸模、冷镦模具等，因受冲击载荷较大，需要高的韧性。对于一般工作条件下的冷作模具，通常受到的是小能量多次冲击载荷的作用，模具的失效形式是疲劳断裂，因此模具不必具有过高的冲击韧度值。

(5)红硬性好&受热软化能力

加热软化能力反映了冷模钢在承载过程中温升对硬度、变形阻力和耐磨性的影响。冷模钢加热软化阻力的主要指标是软化温度（℃）二次硬化硬度（HRC）。

(7)抗咬合性强

咬合阻力实际上是对冷焊的抵抗力。通常在干摩擦条件下，将试验模具钢样品与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦，并以一定速度逐渐增加载荷。此时，扭矩也相应增加。当载荷增加到一定的临界值时，扭矩突然急剧增加，这意味着咬合，称为咬合临界载荷。临界载荷越高，咬合阻力越强。

4、冷作模具钢的工艺性能要求

冷模具钢的工艺性能与模具的制造周期和制造成本直接相关。冷模具钢的工艺性能要求主要包括锻造工艺、切割工艺、热处理工艺等。

(1)锻造工艺

锻造不仅减少了模具材料的机械加工余量，节约了钢材，而且改善了碳化物分析、有害杂质减少、钢结构状态等模具材料的内部缺陷。

为了获得良好的锻造质量，对可锻性的要求是热锻变形阻力低、塑性好、锻造温度范围宽、锻造裂纹、冷裂纹和网状碳化物沉淀倾向小。

(2)切削工艺

加工后磨损小，模具表面光滑。冷模钢主要属于过分析钢和莱氏体钢，大多数切割加工都很困难，为了获得良好的切割加工，需要正确的热处理，对于表面质量要求较高的模具可以选择S、Ca易切割模具钢等元素。

(3)热处理工艺

热处理工艺主要包括淬火、淬火、耐回火、过热敏感、氧化脱碳、淬火变形、开裂等。

5、常用的冷作模具分类钢推荐

(1)低合金冷作模具钢

有SKS3、YK30、DF–2常用于制作短寿命模具﹑工具支撑等。淬透性比合金模具钢好。﹐表面硬度高，淬透深度高。

(2)中合金冷作模具钢

以Cr5Mo1V（A2）包括代表Cr4W2MoV、Cr5Mo1V等等。由于碳含量相对较低，铬含量较低，属于过分析钢。这种钢中的碳化物是Cr7C3型号为主，少量M 6 C和MC耐磨性好，热处理变形小。

(3)高合金冷作模具钢

以Cr12Mo1V1（D2）为代表，包 括Cr12、Cr12W、Cr12MoV、Cr12MoV1、W6Mo5Cr4V2、5Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V等。

① SLD、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（skd11）、XW–41、DC53常用于生产中等寿命模具钢。抗压强度高﹑淬火硬度高，淬火韧性好，耐磨性高。Cr12MoV﹑Cr12Mo1V1淬透性﹑淬火回火后的硬度﹑强度﹑韧性﹑比Cr12高，截面在300——400mm以下工件可完全淬火，耐磨塑性好，变形小但高温塑性差，用于各种铸件﹑锻﹑模具，如︰各种冲孔凸模﹑切边模﹑滚边模﹑缝口模﹑拉丝模﹑标准工具和模具。Cr12Mo1V1比Cr12MoV淬透性和韧性好，其余相同。

② ASP23﹑ASP60SKH51﹑V4﹑V10常用于制造长寿命模具钢。抗压强度高，淬火硬度高﹑耐磨性和稳定性好。

③VIKING属于比较特殊的一种﹐多用途工具钢具有高韧性、高耐磨性的特点；常用于热模﹑当抗压强度和耐磨性不足或冷模韧性不足时，很容易断裂。可用于冲模﹑拉伸模﹑工程塑料模具等。

6、冷模具钢的选择

(1)形状简单﹑短工作寿命（10万件以下）

DF-2﹑O1﹑SKS3﹑YK30等

(2)形状简单或**复杂﹑工作寿命 (10万-100万件)

SLD﹑XW-41﹑SKD11﹑2379

(3)形状复杂﹑长工作寿命

ASP23﹑V4﹑V10等

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