沖壓模具應承受沖擊、振動、摩擦、高壓、拉伸、彎曲等負荷，甚至在高溫下工作（如冷擠壓），工作條件復雜，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，對模具工作部件材料的要求也不同。
1.沖裁模材料的要求
對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外，還應具有較高的斷裂抗力、較高的抗彎強度和韌性，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。由于擠壓會產(chǎn)生較大的加熱，因此也應具有一定的耐熱疲勞和熱硬性
11.2.2 沖壓模具材料的類型和特點
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
碳素工具鋼廣泛應用于模具中T8A、T10A優(yōu)點是加工性能好，價格便宜。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裂的趨勢，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CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號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，碳化物分析嚴重 ，必須重復 （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。與碳化物分析相對嚴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、耐磨性和抗壓強度，承載能力高。 常用于模具W18Cr4V(代號8-4-1)和鎢含量較低W6Mo5 Cr4V2(代號為6-5-4-2，美國品牌為M2)以及為提高韌性而開發(fā)的 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號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中加入少量其他元素，適當增加或減少碳含量，以提高鋼的性能。這種鋼通常被稱為基礎(chǔ)鋼。它們不僅具有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性優(yōu)于高速鋼，為高強度 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65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。
7.
硬合金的硬度和耐磨性高于任何其他類型的模具鋼，但彎曲強度和韌性較差。模具的硬合金為 鎢鈷 ，對沖擊小、耐磨性要求高的模具，可選擇 鈷含量低的硬合金。對于沖擊模具，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，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考慮工件生產(chǎn)的批量。如果批量不大，則無需選擇使用壽命長的模具材料；也應考慮沖壓工件的材料。不同材料適用的模具材料也不同。對于沖壓模具，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、精度要求等因素對模具材料選擇的影響。
1.傳統(tǒng)模具鋼
長期以來，國內(nèi)薄板沖裁模用鋼 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。
其中 T10A 是碳工具鋼，具有一定的強度和韌性。但耐磨性低，淬火易變形開裂，淬火性差，僅適用于形狀簡單、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避免。
Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼，耐磨性較高，淬火時變形很小，淬透性好，可用于大批量生產(chǎn)的模具，如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性，易產(chǎn)生碳化物偏析，沖裁時容易出現(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。當模具需要較小的變形和一定的韌性時，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，應避免。
2.新型模具常用
為彌補傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足，國內(nèi)開發(fā)或引進了以下性能較好的沖壓模具鋼：
( 1 ) Cr12Mo1V1 （代號 D2 )鋼 仿美國 ASTM 標準中的 D2 引進 的鋼種屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo 、 V 含量增加，晶粒細化，碳化物分布改善，因此 D2 鋼的強韌性(沖擊韌性、抗彎強度、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?？刹捎蒙罾涮幚恚岣哂捕?，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?？箯潖姸群蜎_擊韌性優(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淬火冷卻，小部件可空冷。淬火后應立即回火，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 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60 HRC 以上)強度和韌性高，崩刃 后可補焊?？商娲?CrWMn 、 Cr12MoV 鋼，制作形狀復雜的沖裁模。 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，硬度 58~62 HRC 。
( 5 ) 6CrNiSiMnMoV( 代號 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。尤其適用于細長、薄片狀 凸模及 大型、形狀復雜、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，風冷， 175~230 ℃ 回火2 小時，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 GM) 鋼為耐磨性高、韌性高的 合金鋼，工藝性能好，耐磨性強、韌性強、加工性能優(yōu)于 Cr12 型鋼可用于高速壓力機沖壓下的多工位 級進模等 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 ER5) 鋼 是一種高耐磨、高強度的合金鋼，電火花加工性能好，強度、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 21萬次，總壽命為 360 萬次，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； 在重載服務條件下使用模具 1120~1130 ℃ 淬火， 550 ℃ 回火3 次。
3 硬質(zhì) 合
