论冷作模具及其热处理工艺摘要：冷作模具是指常温下完成对金属或非金属材料进行塑性变形的模具。主要有冷冲模、冷墩模、冷挤压模、冷剪切刀、冷成型模、冷拉丝模等。虽然模具的类型不同，服役条件有所区别，但其共同点是冷作模具钢应具有高的硬度和耐磨性、一定的韧性、足够的淬透性和良好的加工工艺性等。要提高冷作模具的性能和使用寿命有两条途径：一是发展新型的模具材料，二是采用先进的热处理工艺，提高其质量。1.1冷作模具钢的性能要求及分类冷作模具的种类很多，形状结构差异大，工作条件和性能要求各不相同，因此对模具刚的性能要求较高，主要包括机械性能、机械加工性能和工艺性能。其中工艺性能主要包括可锻性、可加工性、可磨削性以及其热处理工艺性能。根据其性能的不同冷作模具钢主要可分为低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、高耐磨微变形冷作模具钢、高耐磨微变形冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、抗冲击冷作模具钢、高强韧性冷作模具钢以及高耐磨高韧性冷作模具钢。1.1.1低淬透性冷作模具钢低淬透性冷作模具钢中，使用最多的是碳素工具钢和GGr15轴承钢。碳素工具钢中碳的质量分数在0.7%—1.3%范围内，价格便宜，原材料来源方便，加工性能良好，淬火温度低，热处理后具有较高的表面硬度和较好的耐磨性，是以制造尺寸较小、形状简单、负载较轻、生产批量不大的冷作模具。缺点是淬透性低，淬火温度范围窄，淬火变形大，较大的模具不能淬透，而且表面淬硬层和中心部分之间的硬度值相差很大，容易使模具在淬火时开裂，因此很少用来制造精度要求高、形状复杂、承载力较大的冷作模具。主要有T7A—T12A,其中T10A用量最多，冷冲模很少用T8A，主要原因是T8A淬火加热时容易过热，淬火变形大，强韧性较低，耐磨性也较差。1.1.2高耐磨微变形冷作模具钢高耐磨微变形冷作模具钢一般是高碳高铬钢，是一种高合金冷作模具钢，应用量最多最广泛；这类钢大部分是莱氏体钢，组织中有大量共晶化合物，淬火后有大量共晶碳化物存在，同时含有大量的残余奥氏体，因此热处理后变形小、耐磨性高、承载力大，经常用来制造高耐磨、微变形、高负荷条件下工作的冷加工用模具。但由于高碳高铬莱氏体中有大量的共晶碳化物分布不均，因此易出现崩刃脆裂的现象。代表号钢有：Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1、Cr12W、Cr12V、Gr4W2MoV等。1.1.3高强度高耐磨冷作模具钢传统的高速钢即是此类钢的典型钢种。高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用低温淬火、快速加热淬火等工艺措施可以有效地改善其性能；再热处理的过程中高速钢必须经过3次以上回火，主要因为前两次回火冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体，必须经过回火才能消除前次回火时产生的组织应力。该类钢主要包括W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V等，这些高速钢在制造重载荷方面获得了良好的效果。1.1.4其他冷作模具钢低变形冷作模具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量的合金元素而发展起来的。通常加入的有Cr、Mn、Si、W和V,提高了模具钢的性能；抗冲击冷作模具成分接近合金调质钢，具有高抗弯强度、高冲击疲劳抗力、高韧性和良好的耐磨性；还有一些特殊用途的冷作模具钢。1.2冷作模具钢的失效形式及预防措施由于冷作模具在工作过程中会常常受到压缩、拉伸、弯曲、冲击、摩擦等作用，因此出现的主要失效形式有过载失效、磨损失效和疲劳失等。1.2.1过载失效过载失效系指材料本身承载能力不足以抵抗工作载荷作用引起的失效，包括韧度不足和强度不足两类失效。其中对韧度不足出现得脆断失效应予以重视。(1)材料韧度不足的失效由于此类失效前无宏观征兆和断裂突发性，这种失稳态下的断裂失效在冷挤压和冷镦模具中容易出现，其特征是失效产生前无明显塑性变形，宏观断口无剪切唇，且比较平坦，造成模具不可修复的永久失效。(2)强度不足失效在冷镦、冷挤压冲头中材料抗压、弯曲抗力不足，易出现镦头下凹、弯曲变形失效。在新产品开发中容易产生此类失效，原因工作载荷过大，模具硬度偏低有关。同时说明材料强度不足，塑性有余，有韧度潜力可以发挥。1.2.2磨损失效磨损失效是指模具工作部位与被加工材料之间的摩擦损耗，使工作部位形状和尺寸发生变化引起的失效。1.2.3疲劳失效冷作模具载荷都是以一定冲击速度、一定能量作用下周期性施加的，这种状态与小能量多冲疲劳实验相似。由于模具材料多冲疲劳的断裂寿命多在由于模具材料多冲疲劳的断裂寿命多在1000—5000次，通常裂纹疲劳源和裂纹扩