常用的冷沖壓模具材料有哪些，各有什么用途

沖壓模具工作零件材料要求 沖壓模具工作要承受沖擊、振、摩擦、高壓拉伸、彎扭等負(fù)荷甚至較高溫度工作（冷擠壓）工作條件復(fù)雜易發(fā)磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象模具工作零件材料要求比普通零件高 由于各類(lèi)沖壓模具工作條件同所模具工作零件材料要求所差異 1.沖裁模材料要求 于薄板沖裁模具工作零件用材要求具高耐磨性硬度厚板沖裁 模除 要求具高耐磨性、抗壓屈服點(diǎn)外防止模具斷裂或崩刃 應(yīng)具高斷裂抗力、較高抗彎強(qiáng)度韌性 2. 拉深模材料要求 要求模具工作零件材料具良抗粘附性（抗咬合性）、高耐磨性硬度、定強(qiáng)韌性及較切削加工性能且熱處理變形要 3. 冷擠壓模材料 要求 要求模具工作零件高強(qiáng)度硬度、高耐磨性避免沖擊折斷要求定韌性由于擠壓產(chǎn)較升溫所應(yīng)具定耐熱疲勞性熱硬性 11.2.2 沖壓模具材料種類(lèi)及特性 制造沖壓模具材料鋼材、硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、高材料等等目前制造沖壓模具材料絕部鋼材主用模具工作部件材料種類(lèi)：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳 高鉻或 鉻工具鋼、碳合金鋼、高速鋼、基體鋼及硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 等等 1. 碳素工具鋼 模具應(yīng)用較碳素工具鋼T8A、T10A等優(yōu)點(diǎn)加工性能價(jià)格便宜淬透性紅硬性差熱處理變形承載能力較低 2. 低合金工具鋼 低合金工具鋼碳素工具鋼基礎(chǔ)加入適量合金元素與碳素工具鋼相比減少淬火變形裂傾向提高鋼淬透性耐磨性亦較用于制造模具低合金鋼 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號(hào)GD)等 3. 高碳高鉻工具鋼 用高碳高鉻工具鋼Cr12Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號(hào)D2）具較淬透性、淬硬性耐磨性熱處理變形高耐磨微變形模具鋼承載能力僅于高速鋼碳化物偏析嚴(yán)重 必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔 （軸向鐓、徑向拔）改 鍛降低碳化物均勻性提高使用性能 4. 高碳鉻工具鋼 用于模具高碳鉻工具鋼Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等含鉻量較低 共晶碳化物 少碳化物布均勻熱處理變形具良淬透性尺寸穩(wěn)定性與碳化物偏析相較嚴(yán)重高碳高鉻鋼相比性能所改善 5. 高速鋼 高速鋼具模具鋼高 硬度、耐磨性抗壓強(qiáng)度承載能力高模具用 W18Cr4V（代號(hào)8-4-1）含鎢量較少W6Mo5 Cr4V2（代號(hào)6-5-4-2美牌號(hào)M2）及提高韌性發(fā) 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號(hào)6W6或稱(chēng)低碳M2）高速鋼需要改 鍛 改善其碳化物布 6. 基體鋼 高速鋼基本添加少量其元素適增減含碳量改善鋼性能鋼種統(tǒng)稱(chēng)基體鋼僅高速鋼特點(diǎn)具定耐磨性硬度且抗疲勞強(qiáng)度韌性均優(yōu)于高速鋼高強(qiáng) 韌性冷作模具鋼 材料本卻比高速鋼低模具用基體鋼 6Cr4W3Mo2VNb（代號(hào)65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號(hào)LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號(hào)012AL）等 7. 硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金硬度耐磨性高于其任何種類(lèi)模具鋼抗彎強(qiáng)度韌性差用作模具硬質(zhì)合金 鎢鈷類(lèi) 沖擊性耐磨性要求高模具選用 含鈷量較低 硬質(zhì)合金沖擊性模具選用 含鈷量較高 硬質(zhì)合金 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 鐵粉加入少量合金元素粉末（鉻、 鉬 、鎢、釩等）做粘合劑碳化 鈦或碳化鎢硬質(zhì)相 用粉末冶金燒結(jié)鋼結(jié)硬質(zhì)合金 基體鋼克服硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難缺點(diǎn)切削、焊接、鍛造熱處理 鋼結(jié)硬質(zhì)合金含量碳化物雖硬度耐磨性低于硬質(zhì)合金仍高于其鋼種經(jīng)淬火、火硬度達(dá) 68 ~ 73HRC 11.2.3 沖壓模具材料選用及熱處理要求 . 沖裁模具材料選用及熱處理要求 選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件產(chǎn)批量若批量沒(méi)必要選擇高壽命模具材料；應(yīng)考慮沖工件材質(zhì)同材質(zhì)適用模具材料亦所同于沖裁模具耐磨性決定模具壽命重要素鋼材耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相狀況基體硬度兩者硬度越高碳化物數(shù)量越則耐磨性越用沖壓模具鋼材耐磨性 劣優(yōu)依 碳素工具鋼 — 合金工具鋼 — 基體鋼 — 高碳高鉻鋼 — 高速鋼 — 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 — 硬質(zhì)合金 外必須考慮工件厚度、形狀、尺寸、精度要求等素模具材料選擇影響 1.傳統(tǒng)模具用鋼 期內(nèi)薄板沖裁模用鋼 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 Cr12MoV 等 其 T10A 碳素工具鋼定強(qiáng)度韌性耐磨性高淬火容易變形及裂淬透性差適用于工件形狀簡(jiǎn)單、尺寸、數(shù)量少?zèng)_裁模具 T10A 碳素工具鋼熱處理工藝： 760~810 ℃水或油 淬 160~180 ℃ 火硬度 59~62HRC CrWMn 、 9Mn2V 高碳低合金鋼種淬火操作簡(jiǎn)便淬透性?xún)?yōu)于碳素工具鋼變形易控制耐磨性韌性仍較低應(yīng)用于等批量、工件形狀較復(fù)雜沖裁模具 CrWMn 鋼熱處理工藝：淬火溫度 820~840 ℃ 油冷 火溫度 200 ℃硬度 60~62HRC 9Mn2V 鋼熱處理工藝：淬火溫度 780~820 ℃ 油冷 火溫度 150~200 ℃空冷硬度 60~62HRC 注意 火溫度 200~300 ℃范圍火脆性顯著體積膨脹應(yīng)予避 Cr12 Cr12MoV 高碳高鉻鋼耐磨性較高淬火變形淬透性用于批量產(chǎn)模具硅鋼片沖裁模該類(lèi)鋼種存碳化物均勻性易產(chǎn)碳化物偏析沖裁容易現(xiàn)崩 刃 或斷裂其 Cr12 含碳量較高碳化物布均比 Cr12MoV 嚴(yán)重脆性更些 Cr12 型鋼熱處理工藝選擇取決于模具使用要求模具要求比較變形定韌性采用低溫淬火、火（ Cr12 950~980 ℃淬火 150~200 ℃火； Cr12MoV 1020~1050 ℃淬火 180~200 ℃火 ）若要提高模具使用溫度改善其淬透性紅硬性采用高溫淬火、火 （ Cr12 1000~1100 ℃淬火 480~500 ℃火； Cr12MoV 1110~1140 ℃淬火 500~520 ℃火 ） 高鉻鋼 275~375 ℃區(qū)域火脆性應(yīng)予避免 2.用模具新鋼種 彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能足內(nèi)發(fā)或引進(jìn)性能較沖壓模具用鋼： （ 1 ） Cr12Mo1V1 （代號(hào) D2 ）鋼 仿美 ASTM 標(biāo)準(zhǔn) D2 鋼引進(jìn) 鋼種屬 Cr12 型鋼由于 D2 鋼 Mo 、 V 含量增加細(xì)化晶粒改善碳化物布狀況 D2 鋼強(qiáng)韌性（沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度）比 Cr12MoV 鋼所提高耐磨性抗火穩(wěn)定性比 Cr12MoV 更高用深冷處理提高硬度并改善尺寸穩(wěn)定性用 D2 鋼制作沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV 鋼模具 D2 鋼鍛造性能熱塑形性比 Cr12MoV 鋼略差機(jī)械加工性能熱處理工藝與 Cr12 型鋼相似 （ 2 ） Cr6WV 鋼 高 耐磨微 變形高碳鉻鋼碳、鉻含量均低于 Cr12 型鋼碳化物布狀態(tài)較 Cr12MoV 均勻具良淬透性熱處理變形機(jī)械加工性能較抗彎強(qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于 Cr12MoV 耐磨性略低于 Cr12 型鋼用于承受較沖擊力高硬度、高耐磨板料沖裁模其效于 Cr12 型鋼 鋼用熱處理工藝：淬火溫度9701 ~ 000℃般熱油或硝鹽級(jí)淬火冷卻尺寸部件采取空冷淬火應(yīng)立即火火溫度160210 ~ ℃硬度 58 ~ 62HRC （ 3 ） Cr4W2MoV 鋼 高 耐磨微 變形高碳鉻鋼替代 Cr12 型鋼研制鋼種碳化物均勻性耐磨性高于 Cr12MoV 適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高沖壓模具用于硅鋼片沖裁模 Cr4W2MoV 鋼熱處理工藝：要求強(qiáng)度、韌性較高采用低溫淬火、低溫火工藝：淬火溫度 960~980 ℃火溫度 280~320 ℃硬度 60~62HRC 要求熱硬性耐磨性較高采用高溫淬火、高溫火工藝：淬火溫度 1020~1040 ℃火溫度 50 0~540 ℃硬度 60~62HRC （ 4 ） 7CrSiMnMoV( 代號(hào) CH-1) 鋼 空淬微變形低合金鋼、火焰淬火鋼利用火焰進(jìn)行局部淬火淬硬模具刃口部淬火溫度（ 800~1000 ℃ ）具良淬透性 淬硬性 （達(dá) 60 HRC ）強(qiáng)度韌性較高崩 刃 能補(bǔ)焊代替 CrWMn 、 Cr12MoV 鋼制作形狀復(fù)雜沖裁模 CH-1 鋼推薦熱處理工藝：淬火溫度 900~920 ℃ 油冷 190~200 ℃ 火 1~3 硬度 58~62 HRC （ 5 ） 6CrNiSiMnMoV( 代號(hào) GD) 鋼 高韌性低合金鋼淬透性空淬變形耐磨性較高其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn Cr12MoV 鋼易崩刃或斷裂尤其適用于細(xì)、薄片狀 凸模及 型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模 GD 鋼推薦熱處理工藝：淬火溫度 870~930 ℃（ 900 ℃ 佳 ）鹽浴爐加熱（ 45s/mm ） 油冷或 空冷、風(fēng)冷 175~230 ℃ 火 2 硬度 58~62 HRC 由于空冷即淬硬 采用火焰加熱淬火 （ 6 ） 9Cr6W3Mo2V2( 代號(hào) GM) 鋼高耐磨高強(qiáng) 韌 合金鋼各項(xiàng)工藝性能良其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼能夠用于高速壓力機(jī)沖壓工位 級(jí)進(jìn)模等 精密模具較理想耐磨、精密沖壓模具用鋼 GM 鋼熱處理工藝：淬火溫度 1080~1120 ℃硬度 64~66HRC 火溫度 540~560 ℃火二 （ 7 ） Cr8MoWV3Si ( 代號(hào) ER5) 鋼 屬高耐磨高強(qiáng)韌合金鋼具較電火花加工性能強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12 型鋼適用于型精密沖壓模具用于硅鋼片沖裁模 刃 磨壽命 21 萬(wàn)總壽命高達(dá) 360 萬(wàn)目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片較高壽命水平 ER5 鋼推薦熱處理工藝：高耐磨性、高強(qiáng)韌性模具采用 1150 ℃ 淬火 520~530 ℃ 火 3 ； 重載服役條件模具采用 1120~1130 ℃ 淬火 550 ℃ 火 3 3 ．硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金 工件批量極考慮選用硬度耐磨性比各類(lèi)模具鋼種更高硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 用作模具材料硬質(zhì)合金 鎢鈷類(lèi) 隨著 含鈷量增加韌性及抗彎強(qiáng)度提高硬度降低于承受沖擊力較模具選用 含鈷量較低 YG10X ；承受沖擊力等或較模具選用含鈷量較高 YG15 或 YG20 硬質(zhì)合金缺點(diǎn)韌性較差、難加工作模具工作部件設(shè)計(jì)鑲拼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)硬質(zhì)合金性能介于硬質(zhì)合金高速鋼間能夠機(jī)械加工熱處理用于制作復(fù)雜高壽命模具用作沖裁模 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等 厚板沖裁模具 厚板沖裁模承受沖壓力高于薄板沖模重載沖裁模易磨損、崩 刃 斷裂所要求模具材料應(yīng)具高耐磨性強(qiáng)韌性 傳統(tǒng)模具用鋼傳統(tǒng)重載沖裁模具鋼種主要 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、 W6Mo5 Cr4V2 等 其 T8A 碳素工具鋼雖淬透性、韌性比 T10A 鋼所改善易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差能用于工件批量較厚沖裁模 T8A 工具鋼熱處理工藝： 790~820 ℃水或油 淬 160~180 ℃ 火硬度 58~61HRC W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2高速工具鋼具高硬度、抗壓強(qiáng)度耐磨性韌性較低工作能產(chǎn)崩 刃或斷裂且價(jià)格較貴建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施改善其韌性于工件批量較厚板沖裁模用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2鋼做 凸 模Cr12MoV 鋼做凹模 W18Cr4V 鋼推薦熱處理工藝： 1220~1250 ℃ 淬火； 550~570 ℃ 火 3 W6Mo5Cr4V2 鋼推薦熱處理工藝： 1160~1200 ℃ 淬火 ： 550~570 ℃ 火 3 3. 用模具新鋼種 克服高速工具鋼缺點(diǎn)提高使用壽命重載沖裁模具選用 降碳降釩 高速鋼6 W6Mo5 Cr4V（6W6）高速鋼基礎(chǔ)添加少量其元素構(gòu)高強(qiáng)韌性模具鋼 — 基體鋼 65Nb鋼、LD鋼、012AL鋼、CG-2 鋼等等 （ 1）6 W6Mo5 Cr4V (6W6)鋼 高強(qiáng)韌性高速鋼由于降低碳化物含量布均勻性使其保持硬度耐磨性同抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性塑性都顯著提高雖耐磨性略低仍用低溫 氮碳共滲提高 表面硬度耐磨性其熱處理工藝高速鋼W6Mo5Cr4V2相似 （ 2 ） 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 鋼 65Nb 鋼取自 W6Mo5CrV2 鋼 淬火基本碳含量比高速鋼低碳質(zhì)量 數(shù) 限 0.65% 故名 65Nb 各合金元素鋼作用高速鋼相似 另加入 3% Nb 形高穩(wěn)定性碳化物 NbC 能效阻止奧氏體晶粒改善鋼力性能工藝性能種鋼具較耐磨性較強(qiáng)高溫韌性代替 Cr12MoV 、 W18Cr4V 鋼用于重載沖裁模冷擠壓模、 冷鐓模 65Nb 鋼鍛造退火工藝性能良熱處理溫度范圍寬淬火溫度 1080~1180 ℃火溫度 520~600 ℃間選擇采用比 W6Mo5CrV2 鋼 淬火溫度低溫度淬火其組織 碳含量 較低馬氏體基體均勻 布細(xì)粒狀未溶碳化物通熱處理參數(shù)調(diào)整同強(qiáng)度、韌性、耐磨性配合適合同模具性能要求 65Nb 鋼熱處理工藝： 1080~1180 ℃鹽浴爐加熱（ 15~20s/mm ）油 淬 520~560 ℃ 火 2 硬度 57~63 HRC （ 3 ） 7Cr7Mo2V2Si (LD) 鋼 LD 鋼含碳、 含鈷量高于 65Nb 含釩量較高 釩細(xì)化 晶粒提高耐磨性其抗壓、抗彎強(qiáng)度耐磨性均高于 65Nb 由于具良強(qiáng)韌性耐磨性適于制造各種重載模具 LD 鋼推薦熱處理工藝： 850 ℃預(yù)熱 1100~1150 ℃ 淬火； 油冷 530~570 ℃ 火 2~3 每 1~2 硬度 57~63 HRC （ 4 ） 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 鋼 012AL 鋼加入質(zhì)量數(shù) 0.3~0.7% 鋁目細(xì)化晶粒提高鋼沖擊韌性熱加工塑性加 Si 則強(qiáng)化基體 012AL 鋼強(qiáng)韌性高綜合性能通用性強(qiáng)冷、熱兼用型模具鋼其抗彎強(qiáng)度及撓度高于 W18Cr4V 高速鋼代替高速鋼作模具少發(fā)折斷現(xiàn)象用作厚板料沖裁模具 各類(lèi)冷 、熱作模具 012AL 鋼推薦熱處理工藝： 1090~1120 ℃鹽浴爐加熱（ 30s/mm ）油 淬 510 ℃ 火 2 每油冷 2 硬度 60~62 HRC （ 5 ） 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 鋼 CG-2 鋼加 Ni 強(qiáng)化基體改善韌性高溫性能同增加 Mo 減少 W 降低碳化物偏析 CG-2 鋼具高強(qiáng)度強(qiáng)韌性熱處理高硬度仍能維持良韌性較解決高硬度與韌性合理配合鍛造塑性較差退火硬度偏高亦用作厚板料沖裁模具 各類(lèi)冷 、熱作模具 CG-2 鋼熱處理工藝：淬火溫度 1100~1140 ℃加熱（ 20s/mm ） 油冷 540 ℃ 火 2 每 2 空冷硬度 60~62 HRC 二. 拉深模具材料選用及熱處理要求 表 11.2.1 各種板料適用 拉深模材料 由于拉深模具失效主要粘附磨損磨粒磨損并粘附磨損主選用模具材料必須具較高耐磨性抗粘附性能及足夠強(qiáng)度按拉深材料 考慮適用拉 深模材料 參考表 11-1 選用應(yīng)考慮拉深材料板料厚度、 拉深件 尺寸形狀及產(chǎn)批量等素 （） 輕載拉深（拉深薄鋼板 銅、 鋁合金）模具材料 產(chǎn)批量較于形狀簡(jiǎn)單筒形 淺拉深件 選用 T8 、 T10 鋼； 于形狀復(fù)雜型件選用 CrWMn 、 9Mn2V 批量產(chǎn)或產(chǎn)批量較選用 Cr12MoV 產(chǎn)批量選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 （二）重載拉深（拉深厚鋼板、反拉深、變薄拉深）模具材料 產(chǎn)批量較選用 T10 、 CrWMn 產(chǎn)批量較選用 Cr12MoV 及 GM 鋼 GM 鋼強(qiáng)度韌性高于高速鋼、 Cr12MoV ；抗粘附磨損磨粒磨損能力明顯優(yōu)于基體鋼 Cr12MoV 拉 深模面 已較應(yīng)用 產(chǎn)批量考慮選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 （三）拉深銹鋼、 高鎳合金鋼 、耐熱鋼板模具材料 拉深類(lèi)材料容易發(fā)粘附拉毛首選模具材料鋁青銅 產(chǎn)批量較選用鋁青銅、 T10A （鍍硬鉻注意采用鍍硬鉻工藝鍍層能太厚防拉深剝落） 產(chǎn)批量較選用鋁青銅、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 （表面滲氮） 產(chǎn)批量選用硬質(zhì)合金 （四）型 拉深件 、汽車(chē)覆蓋件拉深模具材料 選用合金鑄鐵或高強(qiáng)度球墨鑄鐵球墨鑄鐵能夠浸入潤(rùn)滑油組織石墨具自潤(rùn)滑作用能效減輕拉深摩擦且本較低、容易加工 高強(qiáng)度球墨鑄鐵采用雙介質(zhì)延遲冷卻馬氏體等溫淬火獲較高強(qiáng)度韌性硬度 55~58 HRC 先模具緩慢預(yù)熱再加熱至 880~900 ℃保溫先空氣預(yù)冷鹽水 淬冷至 550 ℃左右即轉(zhuǎn)入 油冷模溫 降至 250 ℃左右放入 180~200 ℃熱油等溫保持 2~3 再油溫降至 170 ℃左右等溫 5~7 轉(zhuǎn)入空冷
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。