沖壓模具工作零件材料的要求沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，甚至在較高的溫度下工作（如冷擠壓），工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此，對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件高。由于各類沖壓模具的工作條件不同，所以對(duì)模具工作零件材料的要求也有所差異。1.沖裁模材料的要求對(duì)于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而對(duì)厚板沖裁模除了要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點(diǎn)外，為防止模具斷裂或崩刃，還應(yīng)具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強(qiáng)度和韌性。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、一定的強(qiáng)韌性以及較好的切削加工性能，而且熱處理時(shí)變形要小。3.冷擠壓模材料的要求要求模具工作零件有高的強(qiáng)度和硬度、高耐磨性，為避免沖擊折斷，還要求有一定的韌性。由于擠壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的升溫，所以還應(yīng)具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性11.2.2沖壓模具材料的種類及特性制造沖壓模具的材料有鋼材、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、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等等。1.碳素工具鋼在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點(diǎn)為加工性能好，價(jià)格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。2.低合金工具鋼低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開(kāi)裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號(hào)GD)等。3.高碳高鉻工具鋼常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號(hào)D2），它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重，必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。4.高碳中鉻工具鋼用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對(duì)較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。5.高速鋼高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號(hào)8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5Cr4V2（代號(hào)6-5-4-2，美國(guó)牌號(hào)為M2）以及為提高韌性開(kāi)發(fā)的降碳降釩高速鋼6W6Mo5Cr4V（代號(hào)6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛，以改善其碳化物分布。6.基體鋼在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當(dāng)增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點(diǎn)，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強(qiáng)韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有6Cr4W3Mo2VNb（代號(hào)65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號(hào)LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號(hào)012AL）等。7.硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強(qiáng)度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是鎢鈷類，對(duì)沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質(zhì)合金。對(duì)沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質(zhì)合金。鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、鉬、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相，用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的基體是鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點(diǎn)，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其它鋼種，經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá)68~73HRC。11.2.3沖壓模具材料的選用及熱處理要求一.沖裁模具材料的選用及熱處理要求選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量，若批量不大就沒(méi)有必要選擇高壽命的模具材料；還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì)，不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素，鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度，兩者的硬度越高，碳化物的數(shù)量越多，則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性的劣優(yōu)依次為碳素工具鋼—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。（1）6W6Mo5Cr4V(6W6)鋼為高強(qiáng)韌性高速鋼，由于降低了碳化物的含量和分布均勻性，使其在保持硬度和耐磨性的同時(shí)，抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和塑性都有顯著提高，雖然耐磨性略低，仍可用低溫氮碳共滲提高表面硬度和耐磨性。其熱處理工藝和高速鋼W6Mo5Cr4V2相似。（2）6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)鋼65Nb鋼取自W6Mo5CrV2鋼正常淬火后的基本成分，碳含量比高速鋼低，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的中限為0.65%，故名65Nb。各合金元素在鋼中的作用和在高速鋼中相似，另加入3%的Nb可形成高穩(wěn)定性的碳化物NbC，能有效阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。這種鋼具有較好的耐磨性和較強(qiáng)的高溫韌性，可以代替Cr12MoV、W18Cr4V鋼，用于重載沖裁模和冷擠壓模、冷鐓模。65Nb鋼鍛造和退火工藝性能良好，熱處理溫度范圍寬，淬火溫度可以在1080~1180℃，回火溫度在520~600℃之間選擇。當(dāng)采用比W6Mo5CrV2鋼正常淬火溫度低的溫度淬火后，其組織為在碳含量較低的馬氏體基體上均勻分布有細(xì)粒狀未溶碳化物。通過(guò)熱處理參數(shù)的調(diào)整，可以得到不同的強(qiáng)度、韌性、耐磨性配合，以適合不同模具的性能要求。65Nb鋼的熱處理工藝：1080~1180℃鹽浴爐加熱（15~20s/mm）油淬，520~560℃回火2次，硬度57~63HRC。（3）7Cr7Mo2V2Si(LD)鋼LD鋼含碳、含鈷量高于65Nb，含釩量也較高。釩可細(xì)化晶粒，提高耐磨性。因此其抗壓、抗彎強(qiáng)度和耐磨性均高于65Nb由于具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性，因而適于制造各種重載模具。LD鋼的推薦熱處理工藝：850℃預(yù)熱，1100~1150℃淬火；油冷后530~570℃回火2~3次，每次1~2小時(shí)，硬度57~63HRC。（4）5Cr4Mo3SiMnVAL(012AL)鋼012AL鋼中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3~0.7%的鋁，目的是為了細(xì)化晶粒，提高鋼的沖擊韌性和熱加工塑性，加Si則為了強(qiáng)化基體。012AL鋼強(qiáng)韌性高，綜合性能好，通用性強(qiáng)，是冷、熱兼用型模具鋼。其抗彎強(qiáng)度及撓度高于W18Cr4V高速鋼，代替高速鋼作模具時(shí)很少發(fā)生折斷現(xiàn)象?？梢杂米髦泻癜辶蠜_裁模具和各類冷、熱作模具。012AL鋼的推薦熱處理工藝：1090~1120℃鹽浴爐加熱（30s/mm）油淬，510℃回火2次，每次油冷2小時(shí)，硬度60~62HRC。（5）6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)鋼CG-2鋼在成分中加Ni，強(qiáng)化了基體，改善了韌性和高溫性能。同時(shí)增加Mo減少W，以降低碳化物的偏析。CG-2鋼具有高的強(qiáng)度和強(qiáng)韌性，在熱處理到高硬度時(shí)仍能維持良好的韌性，較好地解決了高硬度與韌性的合理配合。但鍛造塑性較差，退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料沖裁模具和各類冷、熱作模具。CG-2鋼的熱處理工藝：淬火溫度1100~1140℃加熱（20s/mm），油冷，540℃回火2次，每次2小時(shí)，空冷，硬度60~62HRC。二.拉深模具材料的選用及熱處理要求表11.2.1各種板料適用的拉深模材料由于拉深模具的失效主要為粘附磨損和磨粒磨損，并以粘附磨損為主。因此選用的模具材料必須具有較高的耐磨性和抗粘附性能，以及足夠的強(qiáng)度。按被拉深材料考慮適用的拉深模材料可以參考表11-1。選用時(shí)還應(yīng)考慮被拉深材料的板料厚度、拉深件的尺寸形狀以及生產(chǎn)批量的大小等因素。（一）輕載拉深（拉深薄鋼板和銅、鋁合金）時(shí)的模具材料生產(chǎn)批量較小時(shí)，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的筒形淺拉深件，可選用T8、T10鋼；對(duì)于形狀復(fù)雜的中小型件，選用CrWMn、9Mn2V。中批量生產(chǎn)或生產(chǎn)批量較大時(shí)，選用Cr12MoV。生產(chǎn)批量很大時(shí)，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）時(shí)的模具材料生產(chǎn)批量較小時(shí)，可選用T10、CrWMn。生產(chǎn)批量較大時(shí)，選用Cr12MoV以及GM鋼。GM鋼的強(qiáng)度和韌性高于高速鋼、Cr12MoV；抗粘附磨損和磨粒磨損能力明顯優(yōu)于基體鋼和Cr12MoV，在拉深模方面已得到較好應(yīng)用。生產(chǎn)批量很大時(shí)，考慮選用硬質(zhì)合金或鋼結(jié)硬質(zhì)合金。（三）拉深不銹鋼、高鎳合金鋼、耐熱鋼板的模具材料拉深這類材料時(shí)，容易發(fā)生粘附和拉毛，首選模具材料為鋁青銅。生產(chǎn)批量較小時(shí)，可選用鋁青銅、T10A（鍍硬鉻，注意采用鍍硬鉻工藝時(shí)鍍層不能太厚，以防拉深時(shí)剝落）。生產(chǎn)批量較大時(shí)，選用鋁青銅、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（表面滲氮）。生產(chǎn)批量很大時(shí)，選用硬質(zhì)合金。（四）大型拉深件、汽車覆蓋件的拉深模具材料可以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，組織中的石墨