冷冲模
出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第326页（3113字）
过去冷冲模沿用的材料只有碳素工具钢T8A、T10A、合金工具钢CrWMn、Cr12，Cr12MoV以及低铬轴承钢GCr15等少数几种钢材。六十年代初期推广了9Mn2、9Mn2V等引进钢种，取得了不少成绩，但仍不能满足对冷冲模材料日益增长的要求，以后很多单位纷纷研制新的冷冲模具用钢。十多年来我国自行研制并取得较好效果的有Cr4W2MoV和Cr2Mn2SiWMoV，已经纳入了国标，用来代替传统的Cr12和Cr12MoVo此外作为推荐钢号的还有一种石墨化冷模钢SiMnMo。除合金工具钢外，硬质合金和钢结硬质合金也在扩大使用。冷冲模传统的材料状况正在逐渐被改变。
冷冲模包括冲裁模、弯曲模和拉延模等，其工作部分凸模和凹模所用材料的一般选择见表113。
表113 冷冲模凸、凹模材料的选择
碳素工具钢T8A、T10A在退火状态下硬度较低，有较好的切削加工性能；由于含碳量较高，通过热处理可以得到高的硬度，具有一定的耐磨性，因为不含合金元素，成本较为低廉，所以在尺寸较小、形状简单、负荷较轻、产品批量不大的冷冲模中仍被广泛采用，其中T10A应用最为普遍。碳素工具钢最大的缺点是淬透性差、热处理时变形大、耐磨性差、模具寿命低，不适于制造大中型形状复杂模具。
对于尺寸较大、形状复杂、负荷较重和产品批量大的冷冲模过去传统使用的是Cr12型高铬合金工具钢，包括Cr12和Cr12MoV。Cr12钢有很高的含碳量(2～2．3%)和含铬量(达12%)，保证生成足够的合金碳化物Cr7C3，其显微硬度为HV2300，使钢具有极高的耐磨性，而且由于含有大量的铬，钢的淬透性大大增加，即使大尺寸的模具，油冷也可以完全淬透，再加上大量高硬度的碳化物存在于基体之中，减少了淬火时的变形，使Cr12钢具有较好的热处理工艺性能和使用性能。Cr12钢虽有上述优点，但也存在严重缺陷，主要是碳化物分布很不均匀，使得强度、韧性大为降低，模具使用过程中，边缘容易开裂崩落，造成早期损坏。Cr12MoV是在Cr12钢的基础上，加入了钼和钒，以细化晶粒、提高韧性、并相应减少含碳量(至1．45～1．7%)，使钢的碳化物分布不均匀状况有所改善，强度、韧性都得到提高。尽管如此，Cr12MoV钢的碳化物偏析仍然较为严重，而且这两种钢都存在着含铬量较高，不符合我国资源情况，需要有新型模具钢种进行取代。
在传统的冷冲模钢号中应用较广的还有CrWMn和CCr15，有时也采用9SiCr，他们都属于低合金钢。这些钢中由于不含大量合金元素和较高的碳量，通过适宜的热处理，可获得均匀分布的细小碳化物颗粒的组织，保证较高的硬度和耐磨性，而且因为都含有铬，使得淬透性增加，可以采用油或硝盐冷却，减少了热处理变形，价格也较为低廉，其性能介于碳素工具钢和Cr12型高铬合金钢之间，可用于中等负荷，产品批量不很大的小型复杂模具。
9Mn2V系我国六十年代初期引进的世界各国通用钢号，其所含合金元素符合我国资源情况。锰提高了钢的淬透性，使中小型模具在油中即可淬硬。钒能显着细化晶粒，减小钢的过热敏感性。试验证明，9Mn2V的耐磨性优于T10A，而与CrWMn接近，用来广泛代替T10A，可显着提高模具寿命。
Cr6WV也属世界各国通用钢号，可以用来代替Cr12型高铬合金钢，其碳化物仍主要是Cr7C3，由于含碳、含铬较Cr12型钢大大减少，因而碳化物分布不均匀状况得到很大改善，但随着淬火状态下未溶过剩碳化物的减少，其耐磨性有所降低。Cr6WV除具有较好的淬透性和小的热处理变形外，还有较好的综合机械性能，同Cr12型钢相比在保证较高强度的基础上，具有极高的冲击韧性，故适于用来制造承受较大冲击力的复杂冲模，并可用于冷镦模和滚丝模。
Cr4W2MoV(代号120)是我国自行研制的新型中铬冷作模具钢，自1966年全国模具钢会议上决定推广应用以来，经过十多年的继续研究和使用验证，证明该钢种通过合理调整合金元素的含量使得共晶碳化物颗粒细小，分布均匀，具有较高的淬透性和淬硬性，并有较好的机械性能、耐磨性和尺寸稳定性，用来代替Cr12型高铬合金钢制造电机、电器硅钢片冲裁模，可提高寿命1～3倍，而且可以用于冲裁1．5～6．0毫米弹簧钢板以及冷镦模和冷挤模。其淬火、回火温度范围较宽，热处理工艺性能良好。只是锻造温度范围较窄，需要产格掌握锻造工艺，以免出现锻裂现象。
Cr2Mn2SiWMoV(代号Cr2Mn2)是我国基于多元少量复合合金化原理而自行设计的空冷微变形冷作模具钢。由于Cr2Mn2钢具有碳化物均匀性好，淬透性高，淬火温度低、热处理变形小等特点，同时还有较高的机械性能和耐磨性，用来制造高精度形状复杂的冷冲模具、精密量具以及高精度细长杆状零件，使用寿命均达到或超过Cr12型高铬合金钢，值得进一步推广。但Cr2Mn2钢因锰、硅含量较高，以致有时退火后硬度偏高，造成加工困难。此外硅使得脱碳敏感性增大，热处理时应给予充分重视。
在YB／Z10－76中推荐的冷作模具钢SiMnMo是我国自行研制的介于钢和铸铁之间的一种边缘性材料。由于钢中一部分碳呈石墨状态存在，具有自润滑作用，故被称为“石墨钢”。SiMnMo的可切削性、耐磨性都较好，热处理变形也较小，而且合金含量低，资源立足于国内，是个很值得推广使用的新钢号。SiMnMo可用于制造精密冲模，以及用做润滑条件差的拉丝模、拉伸模等。
硬质合金用于小型冷冲模多采用韧性较好的钨钴类合金YG15。硬质合金模具同Cr12型钢模具相比，其寿命可提高20～40倍。但要求冲床有较高的导向精度和刚性。此外对模具比要求有较好的刚性和制造精度，避免产生变形和崩刃，影响使用效果。虽然一般硬质合金模具的制造成本为钢模的3倍左右，但由于工件尺寸稳定、有较高的精度和光洁度，而且可以大大减少拆卸修磨时间，减轻模具制造工作量，节约制造模具所用合金钢材，所以仍然具有较好的技术经济效果。
钢结硬质合金，因为具有可锻、可焊、可切削以及可热处理等性能，已被用来代替硬质合金制造冲裁模。用作冷冲模材料的牌号均为镍钼钢结硬质合金，其中GT35的可磨削性优于GW50，较复杂模具多采用GT35。钢结硬质合金作为单槽冲，当冲裁硅钢片时，较Cr12钢模使用寿命提高10倍以上，也有单位已用来制造复式冲模。存在问题是粉末冶金制品性能不够稳定，此外磨削仍较为困难，未能普遍推广。
除上述冷冲模材料外，对于冲裁厚板和剪切冲击性大的模具，也可采用耐冲击工具钢如5CrW2Si等来制造凸、凹模。在品种多、批量小和新产品试制过程中，为缩短模具制造周期，降低模具费用，也采用锌合金或低溶点合金制造冲裁和成形模具。对于厚度较薄的小型冲压件，还可用聚氨酯橡胶作模具材料。这些简易模具推广应用，给冷冲压开辟了更广阔的前景。