冷作模具鋼在工作時，由于被加工材料的變形抗力比較大，模具的工作部分承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力及摩擦力。因此，在正常情況下，冷作模具鋼的失效形式主要是過度磨損，但也有因斷裂、崩塊和變形超差而提前失效的。

冷作模具鋼具有較高的硬度和耐磨性、高的抗彎強度和足夠的韌性。磨損可能性大，要求具有更高的耐磨性；模具在工作時承受沖壓力大，又由于形狀復(fù)雜易于產(chǎn)生應(yīng)力集中，所以，冷作模具鋼要求具有較高的韌性；而模具尺寸大、形狀復(fù)雜時，則要求具有較高的淬透性、較小的變形及開裂傾向性。

冷作模具鋼在淬透性、耐磨性與韌性等方面的要求要較刃具鋼高一些。

（1）輕載沖載模的選材  輕載沖載模以磨損失效為主，選材時主要依據(jù)是沖栽件的批量、硬度、精度及復(fù)雜程度等因素所要求的耐磨性和強韌性。如小批量生產(chǎn)，可選用T8A、T10A鋼；中批量生產(chǎn)，可選用CrWMn、9Mn2V和GCr15鋼；大批量生產(chǎn)，可選用Cr12、Cr12MoV鋼；特大批量生產(chǎn)，可選用硬質(zhì)合金Y15、Y20。

上述鋼種，尤其是CrWMn、Cr12型鋼等的耐磨性較好，但由于碳化物偏析、馬氏體脆性在等原因使其韌性差，疲勞抗力低，用做模具時，常用崩刃、脆斷失效（占45%以上），壽命不高。

防止脆斷的途徑，一是采用細化晶粒，細化碳化物，獲得較多馬氏體或下貝氏體的強韌性化處理工藝；二是改用下列高強韌性新型模具鋼。

①Cr5Mo1V（美國AISI標(biāo)準(zhǔn)A2鋼）鋼和Cr6WV鋼。這兩種鋼與Cr12MoV鋼相比降碳減鉻，碳化物均勻程度改善，其耐磨性略低而韌性較高。

它們用于制造大批生產(chǎn)用薄板、中厚板大型沖裁模，其壽命比用CrWMn、9Mn2V等鋼成倍提高。

②Cr12Mo1V1（美國AISI標(biāo)準(zhǔn)A2鋼）鋼。此鋼是將Cr12MoV鋼增加Mo、V含量至1%左右，可使萊氏體形貌改善，晶粒細化，從而使強韌性提高，耐磨性更好。

用它替代Cr12MoV鋼制造滾絲模、沖裁模可幾倍地提高壽命。

③6CrNiSiMnMoV（代號GD）鋼。此鋼以中高碳和多元少量合金化使碳化物細小均勻，鋼材可不鍛造。它的各種冷熱加工性能好，成本較低。

該鋼適合于小廠使用，用于制造各種易崩刃、脆斷的冷作模具，尤其適于細長凸模、大型復(fù)雜薄壁凸凹模、中厚板沖裁模及剪刀片等，其壽命比用CrWMn、GCr15和Cr12等鋼提高十倍以上。

④7CrSiMnMoV（代號CH）鋼。這是一種火焰淬火模具鋼，成分與GD鋼類似，因而也具有高強韌性和良好的各種工藝性能。它適宜于火焰加熱空冷淬火，只可淬硬模具刃口部分。因而簡化模具制造工藝，周期短，成本低，且模具崩刃可焊補。

可用于制造薄板沖裁模、整形模和切邊模等。

（2）重載沖裁模的選材  重載沖裁模刃口更易磨損，同時易于崩刃、斷裂，要求材料既有高耐磨性，又有高強韌性。以往，小批量軟料中厚板沖裁模常選用T8A、9SiCr、60Si2Mn和6CrW2Si等鋼，其韌性較好，但抗壓強度和耐磨性不足；大批生產(chǎn)用的重載沖裁模常以高速鋼做凸模，以高碳高鉻鋼做凹模，其承載能力高，耐磨性好但韌性差，壽命并不高。現(xiàn)在趨于選用強韌性好、耐磨性好的新型模具鋼，如GD、Cr5Mo1V、Cr12Mo1V1鋼，以及下列新鋼種。

①5Cr4Mo3SiMnVA1（代號012A1）鋼。此鋼由鉬高速鋼淬火基體成分調(diào)整而得，加入Si、Mn以進一步強化基體，加入A1以細化晶粒。經(jīng)熱處理后具有較高的斷裂韌性和抗熱疲勞強度，是一種冷熱兼用型模具鋼。若再進行氮碳共滲等表面處理，可進一步提高鋼的耐磨性和模具的使用壽命。

②7Cr7Mo2V2Si（代號LD）鋼。此鋼的含碳量和合金度略高于012A1鋼，且含V量較高，既能保持強韌性，又具有更高的抗壓強度和耐磨性。適用于制造各種冷作模具，將顯著提高模具壽命。

③9Cr6W3Mo2V（代號GM）鋼。此鋼成分配比合理，符合平衡碳規(guī)律，淬火基體中固溶合金元素多，未溶碳化物細小彌散，具有高強韌性、高耐磨性和二次硬化潛力。其淬火、回火溫度范圍寬，且調(diào)節(jié)溫度可實現(xiàn)強韌性和耐磨性的良好配合。熱處理后抗彎強度不低于基體鋼，硬度和耐磨性接近高速鋼，各項性能指標(biāo)均顯著優(yōu)于Cr12MoV鋼。它的各種工藝性良好。用GM鋼制造的高速沖床多工位級進模、滾絲模和切邊模等。比用基體鋼、Cr12MoV鋼提高模具壽命2～6倍以上。

④Cr8MoWV3Si（代號ER5）鋼。此鋼的含碳量和合金度比前幾種鋼有所增高。與Cr12MoV鋼相比，C、Cr降低使碳化物細小均勻，Mo、W、V增高可提高二次硬化能力和耐磨性。因此，ER5鋼的強度、韌性和耐磨性均優(yōu)于Cr12MoV鋼，且各種工藝性能良好，成本適中。熱處理時通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)可調(diào)整強韌性和耐磨性的配合。ER5鋼適于制造大型重載沖裁模、精密沖裁模和冷鐓模。用它制造的電機硅鋼片沖裁模，其壽命目前為同類模具之最。

用各種高強韌性鋼制造的模具，均可通過表面強化處理進一步大幅度提高壽命。用于冷沖裁模的表面處理工藝有氮碳共滲、滲硼、TD法滲釩、滲鉻、氣相沉積TiN或TiC、化學(xué)鍍鎳磷合金和電火花熔覆硬質(zhì)合金等。

（3）冷擠壓模的選材  冷擠壓模承受很大的載荷和強烈的摩擦，要求凸模有足夠的抗壓、抗彎強度以防鐓粗、折斷；凹模要有足夠的抗拉強度和疲勞抗力以防開裂；凸、凹模均要求高耐磨性以延長使用壽命。以往，小批擠壓軟料的模具，常用60Si2Mn鋼做凸模、T10A鋼做凹模；中批量生產(chǎn)用復(fù)雜模具，常選用CrWMn、9CrWMn等鋼；大批生產(chǎn)用重載模具，常以Cr12MoV鋼做凹模，以高速鋼做凸模。

除60Si2Mn鋼外，上述鋼種在使用中均表現(xiàn)出強韌性不足，凸模易折斷，凹模易脹裂。現(xiàn)趨向于選用GD、012A1、LD、GM和ER5等新型高強韌模具鋼，以及下列新鋼種。

①6W6Mo5Cr4V（代號6W6）鋼。此鋼系降碳高速鋼，碳化物減少，分布均勻，強韌性增高，耐磨性良好。主要用于取代高速鋼和Cr12型鋼制造冷擠凸模和冷鐓沖頭，壽命成倍提高。

②6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）鋼。此鋼系基體鋼，加入少量Nb以細化晶粒，穩(wěn)定碳化物，減少馬氏體中碳量，從而進一步提高鋼的韌性。通過調(diào)節(jié)淬火和回火溫度可達到調(diào)整鋼和強韌性和耐磨性組合目的。該鋼適于制造形狀復(fù)雜的有色金屬冷擠壓模，也可用于單位壓力不超過2500MPa的鋼擠壓模。

③6Cr4Mo3Ni2WV（代號CG2）鋼。此鋼系調(diào)整成分的基體鋼，加Ni可進一步提高強韌性和熱疲勞抗力。淬火溫度1100～1140℃，用于冷擠模時可于520～560℃回火兩次，硬度為59～62HRC；用于溫擠、熱擠模具時則于600～650℃回火兩次，硬度為50～54HRC。

④硬質(zhì)合金YG15、YG20和鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35、TLMW50。其硬度高，耐磨性好，有一定的韌性，壽命很高，但制造工藝復(fù)雜，成本高，只用于大量生產(chǎn)的場合。

根據(jù)需要，冷擠壓模可進行表面強化處理，除前述表面處理工藝外，還可進行硼硫復(fù)合滲、硫氮碳共滲等，以改善表面摩擦性能，防止黏著磨損失效。

（4）冷鐓模的選材  冷鐓模沖頭和凹模的受力與冷擠壓模類似，只是加載速度大，沖擊力的大小與坯料狀況和冷鐓機的工作特性有關(guān)。

輕載荷或小批量生產(chǎn)用冷鐓模，一般常用T10A、9SiCr、GCr15和60Si2Mn等鋼。T10A鋼用于小型簡單模具，9SiCr、GCr15鋼用于較精密復(fù)雜的模具，60Si2Mn鋼用于沖擊速度大、頻率高的模具。它們或韌性不足，或耐磨性不高，壽命均不長。

重載荷或大量生產(chǎn)用冷鐓模，一般選用Cr12MoV鋼和高速鋼。它們韌性差，在較大沖擊下易產(chǎn)生崩刃、剝落、折斷和開裂，壽命很不穩(wěn)定。盡管可進行強韌化熱處理，但效果并不十分顯著。

現(xiàn)在，冷鐓模選材的趨向是采用新型高強韌性模具鋼，如4Cr5Mo1V、65Nb、LD、CG2、GM和ER5等鋼，甚至可采用18Ni型馬氏體時效鋼。目前以65Nb、LD鋼應(yīng)用較多，并已取得顯著效果。如用于標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)冷鐓模，壽命均提高幾倍以上。GM鋼兼有高耐磨和高強韌的優(yōu)良性能，用于冷鐓模可進一步提高使用壽命。

新近研制的DT硬質(zhì)合金具有高強度、高耐磨性，又有較高的韌性，能承受較大沖擊載荷，還具有良好的可鍛性、切削加工性，熱處理變形極小。用它制造冷鐓模模塊，比用9SiCr、Cr12MoV等鋼提高模具壽命20～30倍。

冷鐓模在整體強韌化的基礎(chǔ)上再進行表面強化處理，對進一步提高模具壽命十分有效。常用的表面處理工藝有氮碳共滲、氣相沉積TiN和硼硫復(fù)合滲等。