沖壓模具應(yīng)承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓、拉伸、彎曲等負(fù)荷，甚至在高溫下工作（如冷擠壓），工作條件復(fù)雜，易磨損、疲勞、斷裂、變形。因此，模具工作部件的材料要求高于普通部件。
由于各種沖壓模具的工作條件不同，對(duì)模具工作部件材料的要求也不同。
1.沖裁模材料的要求
對(duì)于薄板沖裁模具的工作部件，材料要求具有較高的耐磨性和硬度，而對(duì)于厚板沖裁 模具，除了要求具有較高的耐磨性和抗壓屈服點(diǎn)外，還應(yīng)具有較高的斷裂抗力、較高的抗彎強(qiáng)度和韌性，以防止模具斷裂或坍塌 。
2. 模具材料拉深要求
模具工作部件材料要求具有良好的抗粘附性（抗咬合性）、高耐磨性和硬度、一定的韌性和良好的切割加工性能，熱處理變形較小。
3. 冷擠壓模材料 的要求
模具工作部件要求強(qiáng)度和硬度高，耐磨性高。為了避免沖擊斷裂，還需要一定的韌性。由于擠壓會(huì)產(chǎn)生較大的加熱，因此也應(yīng)具有一定的耐熱疲勞和熱硬性
11.2.2 沖壓模具材料的類(lèi)型和特點(diǎn)
制造沖壓模具的材料包括鋼、硬合金、 鋼結(jié)硬合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、聚合物材料等。目前，制造沖壓模具的材料主要是鋼，常用的模具工作部件材料有：碳工具鋼、低合金工具鋼、高碳 高鉻或 鉻工具鋼、碳合金鋼、高速鋼、基礎(chǔ)鋼、硬合金、 鋼結(jié)硬合金 等。
1. 碳素工具鋼
碳素工具鋼廣泛應(yīng)用于模具中T8A、T10A優(yōu)點(diǎn)是加工性能好，價(jià)格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力低。
2. 低合金工具鋼
低合金工具鋼是在碳工具鋼的基礎(chǔ)上添加適量的合金元素。與碳工具鋼相比，它降低了淬火變形和開(kāi)裂的趨勢(shì)，提高了鋼的淬火和耐磨性。制造模具的低合金鋼包括 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Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號(hào)D2)具有良好的淬火、淬火和耐磨性，熱處理變形很小，是高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。然而，碳化物分析嚴(yán)重 ，必須重復(fù) （軸向、徑向），以減少碳化物的不均勻性，提高使用性能。
4. 高碳中鉻工具鋼
高碳中鉻工具鋼用于模具Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，鉻含量低， 共晶碳化物 少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，淬透性好，尺寸穩(wěn)定性好。與碳化物分析相對(duì)嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比，性能有所提高。
5. 高速鋼
高速鋼具有模具鋼中最高的 硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度，承載能力高。 常用于模具W18Cr4V(代號(hào)8-4-1)和鎢含量較低W6Mo5 Cr4V2(代號(hào)為6-5-4-2，美國(guó)品牌為M2)以及為提高韌性而開(kāi)發(fā)的 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號(hào)6W6或稱(chēng)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中加入少量其他元素，適當(dāng)增加或減少碳含量，以提高鋼的性能。這種鋼通常被稱(chēng)為基礎(chǔ)鋼。它們不僅具有高速鋼的特點(diǎn)，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性?xún)?yōu)于高速鋼，為高強(qiáng)度 韌性冷模具鋼 ，材料成本低于高速鋼。模具中常用的基礎(chǔ)鋼為 6Cr4W3Mo2VNb（代號(hào)65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號(hào)LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號(hào)012AL）等。
7.
硬合金的硬度和耐磨性高于任何其他類(lèi)型的模具鋼，但彎曲強(qiáng)度和韌性較差。模具的硬合金為 鎢鈷 ，對(duì)沖擊小、耐磨性要求高的模具，可選擇 鈷含量低的硬合金。對(duì)于沖擊模具，可選擇 鈷含量高的 硬合金。
鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是以鐵粉為粘合劑，加入少量合金元素粉（如鉻、鉬 、鎢、釩等），以碳化 鈦或碳化鎢為硬相 ，用粉末冶金燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的基體為鋼，克服了硬質(zhì)合金韌性差、加工困難的缺點(diǎn)，可切割、焊接、鍛造、熱處理。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量碳化物。雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金，但仍高于其他鋼種。淬火和回火后，硬度可達(dá)到 68 ~ 73HRC。
11.2.3 沖壓模具材料的選擇及熱處理要求
一. 沖裁模具材料的選擇及熱處理要求
沖壓模具材料的選擇應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量。如果批量不大，則無(wú)需選擇使用壽命長(zhǎng)的模具材料；也應(yīng)考慮沖壓工件的材料。不同材料適用的模具材料也不同。對(duì)于沖壓模具，耐磨性是決定模具壽命的重要因素。鋼的耐磨性取決于碳化物等硬點(diǎn)相的狀態(tài)和基體的硬度。硬度越高，碳化物數(shù)量越多，耐磨性越好。常用沖壓模具鋼耐磨性 的優(yōu)點(diǎn)是碳工具鋼- 合金工具鋼- 基體鋼- 高碳高鉻鋼- 高速鋼- 鋼結(jié) 硬合金- 硬合金。
此外，還必須考慮工件厚度、形狀、尺寸、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。
1.傳統(tǒng)模具鋼
長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)薄板沖裁模用鋼 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。
其中 T10A 是碳工具鋼，具有一定的強(qiáng)度和韌性。但耐磨性低，淬火易變形開(kāi)裂，淬火性差，僅適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。
T10A 碳工具鋼的熱處理工藝為： 760~810 ℃水或油 淬， 160~180 ℃ 回火，硬度 59~62HRC 。
CrWMn 、 9Mn2V 是一種高碳低合金鋼，淬火操作簡(jiǎn)單，淬火性能優(yōu)于碳工具鋼，變形易于控制。但耐磨性和韌性仍較低，適用于中等批量、復(fù)雜工件形狀的切割模具。CrWMn 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 820~840 ℃ 油冷 ，回火溫度 200 ℃，硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 鋼的熱處理工藝為：淬火溫度 780~820 ℃ 油冷 ，回火溫度 150~200 ℃，空冷，硬度 60~62HRC 注意 回火溫度在 2000~300 ℃回火脆性范圍和體積明顯膨脹應(yīng)避免。
Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時(shí)變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類(lèi)鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時(shí)容易出現(xiàn)崩刃 或斷裂。其中， Cr12 碳含量高，碳化物分布不均勻Cr12MoV 嚴(yán)重，脆性更大。
Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求。當(dāng)模具需要較小的變形和一定的韌性時(shí)，可采用低溫淬火和回火（ Cr12 為 950~980 ℃淬火， 150~200 ℃回火； Cr12MoV 為 1020~1050 ℃淬火， 180~200 ℃回火 )。高溫淬火和回火可用于提高模具的使用溫度，提高其淬透性和紅硬度( Cr12 為 1000~1100 ℃淬火， 480~500 ℃回火； Cr12MoV 為 1110~1140 ℃淬火， 500~520 ℃回火 ）。
275高鉻鋼~375 ℃區(qū)域有回火脆性，應(yīng)避免。
2.新型模具常用
為彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具鋼：
( 1 ) Cr12Mo1V1 （代號(hào) D2 )鋼 仿美國(guó) ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中的 D2 引進(jìn) 的鋼種屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo 、 V 含量增加，晶粒細(xì)化，碳化物分布改善，因此 D2 鋼的強(qiáng)韌性(沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度、撓度)比 Cr12MoV 鋼有所提高，耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV 更高。可采用深冷處理，提高硬度，提高尺寸穩(wěn)定性。D2 鋼沖裁模具的使用壽命高于 Cr12MoV 鋼模具。
D2 鋼的鍛造性能和熱塑性比 Cr12MoV 鋼略差，機(jī)械加工性能和熱處理工藝Cr12 型鋼相似。
( 2 ) Cr6WV 鋼 耐磨性高，變形性高，碳和鉻含量低于 Cr12 型鋼，碳化物分布較 Cr12MoV 均勻，淬透性好。熱處理變形小，加工性能好?？箯潖?qiáng)度和沖擊韌性?xún)?yōu)于 Cr12MoV 耐磨性略低于 Cr12 型鋼。用于高硬度、高耐磨板沖裁模具，其效果優(yōu)于 Cr12 型鋼。
鋼的常用熱處理工藝為：淬火溫度9701 ~ 000℃，一般熱油或硝鹽分級(jí)淬火冷卻，小部件可空冷。淬火后應(yīng)立即回火，回火溫度 ~ ℃，硬度 58 ~ 62HRC。
( 3 ) Cr4W2MoV 鋼 也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼，取代 Cr碳化物均勻性好，耐磨性高于 Cr12MoV 適用于制造形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具，可用于硅鋼板沖壓模具。
Cr4W2MoV 鋼的熱處理工藝低溫淬火、低溫回火工藝：淬火溫度 960~980 ℃，回火溫度 280~320 ℃，硬度 60~62HRC 。高溫淬火、高溫回火工藝：淬火溫度 1020~1040 ℃，回火溫度 50 0~540 ℃，硬度 60~62HRC 。
( 4 ) 7CrSiMnMoV( 代號(hào) CH-1) 鋼為 空淬微變形低合金鋼和火焰淬火鋼，可用于局部淬火和淬火模具刃口。淬火溫度( 800~1000 ℃ )，有良好的淬透性和 淬硬性 (可達(dá)60 HRC 以上)強(qiáng)度和韌性高，崩刃 后可補(bǔ)焊?？商娲?CrWMn 、 Cr12MoV 鋼，制作形狀復(fù)雜的沖裁模。 CH-1 鋼推薦熱處理工藝:淬火溫度 900~920 ℃， 油冷， 190~200 ℃ 回火 1~3 小時(shí)，硬度 58~62 HRC 。
( 5 ) 6CrNiSiMnMoV( 代號(hào) GD) 鋼 為高韌性低合金鋼，淬透性好，空淬變形小，耐磨性高。其韌性明顯高于CrWMn 和 Cr12MoV 鋼，不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長(zhǎng)、薄片狀 凸模及 大型、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 ℃ 最佳 )加熱鹽浴爐( 45s/mm )，油冷或 空冷，風(fēng)冷， 175~230 ℃ 回火2 小時(shí)，硬度58~62 HRC 。由于空冷可以淬火 ，也可以用火焰加熱淬火。
9Cr6W3Mo2V2( 代號(hào) GM) 鋼為耐磨性高、韌性高的 合金鋼，工藝性能好，耐磨性強(qiáng)、韌性強(qiáng)、加工性能優(yōu)于 Cr12 型鋼可用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級(jí)進(jìn)模等 精密模具，是耐磨精密沖壓模具的理想鋼材。
GM 鋼的熱處理工藝:淬火溫度 1080~1120 ℃，硬度 64~66HRC 。 回火溫度 540~560 ℃，回火二次。
( 7 ) Cr8MoWV3Si ( 代號(hào) ER5) 鋼 是一種高耐磨、高強(qiáng)度的合金鋼，電火花加工性能好，強(qiáng)度、韌性、耐磨性均優(yōu)于 Cr12 型鋼適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模具，一次刃 磨削壽命為 21萬(wàn)次，總壽命為 360 萬(wàn)次，是目前合金鋼沖裁硅鋼片的較高壽命水平。
ER5 鋼推薦熱處理工藝:耐磨性高、韌性高的模具， 1150 ℃ 淬火， 520~530 ℃ 回火 3 次； 在重載服務(wù)條件下使用模具 1120~1130 ℃ 淬火， 550 ℃ 回火3 次。
3 硬質(zhì) 合
