2.3.5 抗冲击冷作模具钢
本类钢共有八个牌号，其化学成分接近合金调质钢，见表2-21。主要合金元素是Mn、Si、Cr、W、Mo。由于它们中各钢种成分接近，此类钢具有一些共同特点，如碳化物少，组织均匀，淬火组织以板条状马氏体为主，具有高抗弯强度，高冲击疲劳抗力，高韧性和良好的耐磨性。但抗压强度低，热稳定性差，淬火变形难以控制等缺陷。
表2-21 抗冲击类钢的成分及特点
1.铬钨硅系钢
铬钨硅系钢有三个典型牌号，即4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si。按照GB/T1299—2000《合金工具钢》标准，此类钢属于耐冲击工具钢，具有较高强韧性和耐磨性，既可作冷作模具钢，又可作耐冲击风动工具用钢。
（1）力学性能 热处理工艺对铬钨硅系钢的力学性能影响如图2-23所示，由图可见，主要力学性能特点有：
1）具有较高的淬透性，从而保证了较高的抗压强度和疲劳强度。
2）经950℃淬火后，具有明显的强韧性峰值，淬硬性最好，6CrW2Si钢硬度可高达60～62HRC。
3）4CrW2Si和5CrW2Si钢，因含碳量低而淬硬性低，但渗碳淬火后，表面硬度和热稳定性显著上升，综合力学性能良好。
4）5CrW2Si和6CrW2Si钢在300～350℃回火有轻微的回火脆性。在250℃和450℃左右回火，硬度分别可达54～56HRC及50～52HRC，并可获得较高的冲击韧度。
（2）工艺性能 铬钨硅系钢的锻造温度范围较宽（1180～800℃），可锻性良好。锻坯的软化处理一般采用高温回火，回火工艺为：加热温度730～750℃，保温时间8～10h，锻后缓冷。高温回火后的硬度小于241HBW，可加工性能良好。
铬钨硅系钢脱碳敏感性较大，淬火变形难以控制，在磨粒磨损条件下耐磨性不足，其冲击韧度低于含钼、镍型的抗冲击钢。
图2-23 铬钨硅系钢的热处理特性
a）淬火温度对6CrW2Si钢的硬度与冲击韧度的影响 b）5CrW2Si钢的淬火工艺、回火温度对硬度的影响 c）5CrW2Si钢的淬硬层曲线 d）回火温度对6CrW2Si钢的硬度、冲击韧度的影响
（3）应用范围 4CrW2Si钢渗碳淬火后具有外硬内韧的特点，承载能力及耐磨性均超过低淬透性冷作模具钢，主要用于制造大、中型重载冷镦冲头及精压模；5CrW2Si钢综合力学性能良好，应用较广，主要制造大、中型重载冷剪刀片，中厚钢板穿孔冲头等；6CrW2Si钢回火抗力、耐磨性稍高于5CrW2Si钢，但韧性较差，常用于失效形式为磨损和堆塌的重载冲模、压模。
2.9SiCr钢
9SiCr钢是一种低合金工具钢，其中w（Cr）=1%，w（Si）=1.4%。因此，该钢具有较好的淬透性。硅能细化碳化物，通过合理的热处理工艺，可以获得均匀细小的颗粒状碳化物组织。该钢价格低廉，其性能介于碳素工具钢与Cr12钢之间。
淬、回火温度对9SiCr钢的力学性能影响如图2-24所示。由图可见，当淬火温度超过880℃时，钢的抗弯强度明显下降，残留奥氏体量也有较大增加，故适宜的淬火温度范围是860～870℃。对于硬度要求较低，韧性要求较高的小型模具，可在840～860℃进行淬火。
图2-24 淬回火温度对9SiCr钢力学性能的影响
a）淬火温度对硬度及残留奥氏体量的影响 b）回火温度对抗弯强度的影响 c）回火温度对硬度的影响
9SiCr钢具有较好的耐回火性，在温度为270℃时进行回火，硬度仍能保持在60HRC以上。但该钢在250℃回火，其抗弯强度最低，因此，重载模具应避免在此温度下回火。通常硬度要求为62～64HRC，可选取180～220℃回火；硬度要求在56～58HRC时，可在280～320℃回火；硬度要求在54～56HRC时，可在350～400℃回火。
9SiCr钢油淬临界淬透直径为35mm，ϕ70～ϕ80mm的工件可油中淬硬，ϕ50～ϕ60mm的工件可在硝盐浴中等温淬硬，所以，该钢适合于分级淬火和等温淬火。
9SiCr钢的缺陷是脱碳倾向较大，热处理时必须加以注意。
9SiCr钢适用于制造薄刃具和形状复杂的轻载冷冲模具，如厚钢板冲剪工具、冷镦模等。
3.抗冲击冷作模具钢热处理工艺
抗冲击冷作模具钢热处理工艺见表2-22。
表2-22 抗冲击冷作模具钢热处理工艺
