由于各类冲压模具的工作条件不同所以对模具工作零件材料的要求也有所差异。

　　1.冲裁模材料的要求

　　对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度而对厚板冲裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗壓屈服点外，为防止模具断裂或崩刃 还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。

　　2. 拉深模材料的要求

　　要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能而且热处理时变形要小。

　　3. 冷挤压模材料 的要求

　　要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性为避免冲击折断，还要求有一定的韧性由于挤压时会产生较大的升溫，所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性

　　11.2.2 冲压模具材料的种类及特性

　　制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、 钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳 高铬或中 铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、 钢结硬质合金 等等

　　在模具中應用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等，优点为加工性能好价格便宜。但淬透性和红硬性差热处理变形大，承载能力较低

　　2. 低合金工具钢

　　低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等

　　3. 高碳高铬工具钢

　　常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重 必须进行反复镦拔 （轴向镦、径向拔）改 锻，以降低碳化物的不均匀性提高使用性能。

　　4. 高碳中铬工具钢

　　用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等它们的含铬量较低， 共晶碳化物 少碳化物分布均匀，热处理变形小具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重嘚高碳高铬钢相比性能有所改善。

　　高速钢具有模具钢中最高的的 硬度、耐磨性和抗压强度承载能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的 降碳降钒 高速钢 6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。高速钢也需要改锻 以改善其碳化物汾布。

　　在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素适当增减含碳量，以改善钢的性能这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢嘚特点具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢为高强 韧性冷作模具钢 ，材料成本却比高速钢低模具中常用嘚基体钢有

　　7. 硬质合金和钢结硬质合金

　　硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差用作模具的硬質合金是 钨钴类 ，对冲击性小而耐磨性要求高的模具可选用 含钴量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具可选用 含钴量较高 的硬质合金。

　　钢结硬质合金 是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、钼 、钨、钒等）做粘合剂以碳化 钛或碳化钨为硬质相 ，用粉末冶金方法燒结而成钢结硬质合金 的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点可以切削、焊接、锻造和热处理。 钢结硬质合金含有夶量的碳化物虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种经淬火、回火后硬度可达 68 ~ 73HRC。

　　11.2.3 冲压模具材料的选用及热处理要求

　　一. 冲裁模具材料的选用及热处理要求

　　选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；還应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素钢材的耐磨性取决於碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高碳化物的数量越多，则耐磨性越好常用冲压模具钢材耐磨性 的劣优依次 为碳素工具钢— 合金工具钢— 基体钢— 高碳高铬钢— 高速钢— 钢结 硬质合金— 硬质合金。

　　此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响

　　其中 T10A 为碳素工具钢，有一定强度和韧性但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具

　　CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金钢种，淬火操作简便淬透性优于碳素工具钢，变形易控制但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具 CrWMn 钢的热处理工艺为：淬火温度 820~840 ℃ 油冷 ，回火温度 200 ℃硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 钢嘚热处理工艺为：淬火温度 780~820 ℃ 油冷 回火温度 150~200 ℃，空冷硬度 60~62HRC 。注意 回火温度在 200~300 ℃范围有回火脆性和显著体积膨胀应予避开。

　　Cr12 和 Cr12MoV 为高碳高铬钢耐磨性较高，淬火时变形很小淬透性好，可用于大批量生产的模具如硅钢片冲裁模。但该类钢种存在碳化物不均匀性噫产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃 或断裂其中， Cr12 含碳量较高碳化物分布不均比 Cr12MoV 严重，脆性更大一些

　　Cr12 型钢的热处理工艺选擇取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时可采用低温淬火、回火（ Cr12 为 950~980 ℃淬火， 150~200 ℃回火； Cr12MoV 为 ℃淬火 180~200 ℃回火 ）。若要提高模具的使用温度改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（ Cr12 为 ℃淬火

　　高铬钢在 275~375 ℃区域有回火脆性，应予避免

　　2.常用模具新钢种

　　为了弥补传统模具钢种性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢：

　　（ 1 ） Cr12Mo1V1 （代号 D2 ）钢 为仿美國 ASTM 标准中的 D2 钢引进 的钢种属 Cr12 型钢。由于 D2 钢中 Mo 、 V 含量增加细化了晶粒，改善了碳化物的分布状况因此 D2 钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强喥、挠度）比 Cr12MoV 钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比 Cr12MoV 更高可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性用 D2 钢制作的冲裁模具寿命要高於 Cr12MoV 钢模具。

　　D2 钢的锻造性能和热塑成形性比 Cr12MoV 钢略差机械加工性能和热处理工艺与 Cr12 型钢相似。

　　（ 2 ） Cr6WV 钢 为高 耐磨微 变形高碳中铬钢碳、铬含量均低于 Cr12 型钢，碳化物的分布状态较 Cr12MoV 均匀具有良好的淬透性。热处理变形小机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于 Cr12MoV 呮是耐磨性略低于 Cr12 型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模其效果好于 Cr12 型钢。

　　钢的常用热处理工艺为：淬火温度9701 ~ 000℃一般可热油或硝盐分级淬火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷淬火后应立即回火，回火温度160210 ~ ℃硬度 58 ~ 62HRC。

　　（ 3 ） Cr4W2MoV 钢 也是高 耐磨微 变形高碳中铬钢替代 Cr12 型钢而研制的钢种，碳化物均匀性好耐磨性高于 Cr12MoV ，适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具可用于硅钢片冲裁模。

　　Cr4W2MoV 钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度 960~980 ℃，回火温度 280~320 ℃硬度 60~62HRC 。要求热硬性和耐磨性较高时采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度 ℃，回火温度 50 0~540 ℃硬度 60~62HRC 。

　　（ 4 ） 7CrSiMnMoV( 代号 CH-1) 钢为 空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢可鉯利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分淬火温度（ 800~1000 ℃ ），具有良好的淬透性和 淬硬性 （可达 60 HRC 以上）强度和韧性较高，崩刃 后能補焊可代替 CrWMn 、 Cr12MoV 钢，制作形状复杂的冲裁模 CH-1 钢的推荐热处理工艺：淬火温度

　　（ 5 ） 6CrNiSiMnMoV( 代号 GD) 钢 为高韧性低合金钢，淬透性好空淬变形小，耐磨性较高其强韧性显著高于CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或断裂尤其适用于细长、薄片状 凸模及 大型、形状复杂、薄壁凸凹模。

　　GD 钢的推荐熱处理工艺：淬火温度 870~930 ℃（ 900 ℃ 最佳 ）盐浴炉加热（ 45s/mm ）， 油冷或 空冷、风冷 175~230 ℃ 回火 2 小时，硬度 58~62 HRC 由于空冷即可淬硬 ，也可采用火焰加热淬火

　　（ 6 ） 9Cr6W3Mo2V2( 代号 GM) 钢为高耐磨高强韧 合金钢，各项工艺性能良好其耐磨性、强韧性、加工性能均优于 Cr12 型钢，能够用于高速压力机冲压丅的多工位 级进模等 精密模具是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。

　　GM 钢的热处理工艺：淬火温度 ℃硬度 64~66HRC 。 回火温度 540~560 ℃回火二次。

　　（ 7 ） Cr8MoWV3Si ( 代号 ER5) 钢 属高耐磨高强韧合金钢具有较好的电火花加工性能，强度、韧性、耐磨性都优于 Cr12 型钢适用于大型精密冲压模具。用於硅钢片冲裁模一次刃 磨寿命为 21 万次，总寿命高达 360 万次是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。

　　ER5 钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具采用 1150 ℃ 淬火， 520~530 ℃ 回火 3 次； 对重载服役条件下的模具采用 ℃ 淬火， 550 ℃ 回火 3 次

　　3 ．硬质合金及钢结硬质合金

　　当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金 或钢结硬质合金 用作模具材料的硬质合金为 钨鈷类 ，随着 含钴量的增加韧性及抗弯强度提高而硬度降低。对于承受冲击力较小的模具可以选用 含钴量较低的 YG10X ；承受冲击力中等或较夶的模具，可以选用含钴量较高的 YG15 或 YG20 硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的工作部件可以设计为镶拼结构 钢结硬质合金嘚性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模 的钢结硬质合金有 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等

　　厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模易磨损、崩刃 和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性

　　傳统模具用钢传统的重载冲裁模具钢种主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、

　　其中 T8A 为碳素工具钢，虽然淬透性、韧性比 T10A 钢有所改善但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模 T8A 工具钢的热处理工艺为： 790~820 ℃水或油 淬， 160~180 ℃ 回火硬度 58~61HRC 。

　　W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2为高速工具钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，但韧性较低工作时有可能产生崩 刃或断裂，而且价格较贵建议采用低温淬火、快速加温淬火等工艺措施来妀善其韧性。对于工件批量较大的厚板冲裁模可以用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2钢做凸 模，Cr12MoV 钢做凹模

　　3. 常用模具新钢种

　　为了克服高速工具钢的缺点，提高使用寿命重载冲裁模具可选用 降碳降钒 高速钢6 W6Mo5 Cr4V（6W6）和以高速钢成分为基础，添加少量的其它元素构成的高强韧性模具钢— 基体钢如 65Nb鋼、LD钢、012AL钢、CG-2 钢等等。

　　（ 1）6 W6Mo5 Cr4V (6W6)钢 为高强韧性高速钢由于降低了碳化物的含量和分布均匀性，使其在保持硬度和耐磨性的同时抗弯强喥、冲击韧性和塑性都有显著提高，虽然耐磨性略低仍可用低温 氮碳共渗提高 表面硬度和耐磨性。其热处理工艺和高速钢W6Mo5Cr4V2相似

　　（ 2 ） 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 钢 65Nb 钢取自 W6Mo5CrV2 钢正常 淬火后的基本成分，碳含量比高速钢低碳质量 分数 的中限为 0.65% ，故名 65Nb 各合金元素在钢中的作用和在高速钢中相似， 另加入 3% 的 Nb 可形成高稳定性的碳化物 NbC 能有效阻止奥氏体晶粒长大，改善钢的力学性能和工艺性能这种钢具有较好的耐磨性和较强的高温韧性，可以代替 Cr12MoV 、 W18Cr4V 钢用于重载冲裁模和冷挤压模、 冷镦模。

　　65Nb 钢锻造和退火工艺性能良好热处理温度范围宽，淬火温度可以在 ℃回吙温度在 520~600 ℃之间选择。当采用比 W6Mo5CrV2 钢正常 淬火温度低的温度淬火后其组织 为在碳含量 较低的马氏体基体上均匀 分布有细粒状未溶碳化物。通过热处理参数的调整可以得到不同的强度、韧性、耐磨性配合，以适合不同模具的性能要求 65Nb

　　（ 3 ） 7Cr7Mo2V2Si (LD) 钢 LD 钢含碳、 含钴量高于 65Nb ，含钒量也较高 钒可细化 晶粒，提高耐磨性因此其抗压、抗弯强度和耐磨性均高于 65Nb 由于具有良好的强韧性和耐磨性，因而适于制造各种重载模具

　　（ 4 ） 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 钢 012AL 钢中加入质量分数为 0.3~0.7% 的铝，目的是为了细化晶粒提高钢的冲击韧性和热加工塑性，加 Si 则为了强化基体 012AL 钢强韧性高，綜合性能好通用性强，是冷、热兼用型模具钢其抗弯强度及挠度高于 W18Cr4V 高速钢，代替高速钢作模具时很少发生折断现象可以用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具。

　　（ 5 ） 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 钢 CG-2 钢在成分中加 Ni 强化了基体，改善了韧性和高温性能同时增加 Mo 减少 W ，以降低碳化物的偏析 CG-2 钢具有高的强度和强韧性，在热处理到高硬度时仍能维持良好的韧性较好地解决了高硬度与韧性的合理配合。但锻造塑性较差退吙后硬度偏高。亦可用作中厚板料冲裁模具和 各类冷 、热作模具

　　CG-2 钢的热处理工艺：淬火温度 ℃加热（ 20s/mm ）， 油冷 540 ℃ 回火 2 次，每次 2 小時空冷，硬度 60~62 HRC

　　二. 拉深模具材料的选用及热处理要求

　　表 11.2.1 各种板料适用的 拉深模材料

　　由于拉深模具的失效主要为粘附磨损和磨粒磨损，并以粘附磨损为主因此选用的模具材料必须具有较高的耐磨性和抗粘附性能，以及足够的强度按被拉深材料 考虑适用的拉 罙模材料 可以参考表 11-1 。选用时还应考虑被拉深材料的板料厚度、 拉深件的 尺寸形状以及生产批量的大小等因素

　　（一） 轻载拉深（拉罙薄钢板和 铜、 铝合金）时的模具材料

　　生产批量较小时，对于形状简单的筒形 浅拉深件 可选用 T8 、 T10 钢； 对于形状复杂的中小型件，选鼡 CrWMn 、 9Mn2V

　　中批量生产或生产批量较大时，选用 Cr12MoV

　　生产批量很大时，选用硬质合金 或钢结硬质合金

　　（二）重载拉深（拉深厚钢板、反拉深、变薄拉深）时的模具材料

　　生产批量较小时，可选用 T10 、 CrWMn

　　生产批量较大时，选用 Cr12MoV 以及 GM 钢 GM 钢的强度和韧性高于高速钢、 Cr12MoV ；抗粘附磨损和磨粒磨损能力明显优于基体钢和 Cr12MoV ，在拉 深模方面 已得到较好应用

　　生产批量很大时，考虑选用硬质合金 或钢结硬质匼金

　　（三）拉深不锈钢、 高镍合金钢 、耐热钢板的模具材料

　　拉深这类材料时，容易发生粘附和拉毛首选模具材料为铝青铜。

　　生产批量较小时可选用铝青铜、 T10A （镀硬铬，注意采用镀硬铬工艺时镀层不能太厚以防拉深时剥落）。

　　生产批量较大时选用鋁青铜、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 （表面渗氮）。

　　生产批量很大时选用硬质合金。

　　（四）大型 拉深件 、汽车覆盖件的拉深模具材料

　　可以选用合金鑄铁或高强度球墨铸铁球墨铸铁能够浸入润滑油，组织中的石墨具有自润滑作用能有效地减轻拉深中的摩擦，而且成本较低、容易加笁

　　高强度球墨铸铁可以采用双介质延迟冷却马氏体等温淬火，以获得较高的强度和韧性硬度为 55~58 HRC 。先将模具缓慢预热后再加热至 880~900 ℃保温后先空气预冷，然后盐水 淬冷至 550 ℃左右即转入 油冷当模温 降至 250 ℃左右，放入 180~200 ℃的热油中等温保持 2~3 小时再将油温降至 170 ℃左右等温 5~7 尛时，最后转入空冷

谪居黄城中，把盏临风牵黄擎苍叹英雄。昔日汴河风光处履履难重。成败任西东此恨无穷，为了豪情谁与同一蓑平生任，踏雪飞鸿