冷作工具鋼是用做量規(guī)、鋼釬、沖床等工具和沖壓、鍛造、滾軋、輥壓等模具，進(jìn)行切斷、彎曲、沖壓、壓縮等加工。在這些加工中，模具承受高面壓和沖擊負(fù)荷，大部分模具因磨損、熱粘結(jié)、掉肉、開(kāi)裂等原因報(bào)廢。因此，冷作模具鋼要求具有高強(qiáng)度、高耐磨性、高耐疲勞性和高韌性。
1.冷作工具鋼的特點(diǎn)
主要冷作工具鋼的性能匹配情況。表1是主要冷作工具鋼的化學(xué)成分。冷作工具鋼的最重要的特性就是耐磨性。提高耐磨性的基本方法是提高鋼的硬度。冷作工具鋼一般要進(jìn)行淬火回火，在硬度為60HRC左右的狀態(tài)下使用。提高鋼的C含量可以提高硬度。此外，添加Cr、Mo、V、W等碳化物生成元素，使鋼中含有M7C3、M6C、MC等硬質(zhì)碳化物（表2），可進(jìn)一步提高鋼的耐磨性。但碳化物量大時(shí)，鋼的韌性和耐疲勞性下降。因此要根據(jù)用途選擇適宜的冷作工具鋼。
2.碳素工具鋼
C含量為0.55～1.50%，并含有少許Si、Mn的鋼種是碳素工具鋼。JIS中有11個(gè)碳素工具鋼的牌號(hào)。碳素工具鋼經(jīng)750～840℃淬火和150～200℃回火，硬度可達(dá)54～63HRC。由于碳素工具鋼中合金元素少，淬透性差，所以要進(jìn)行水冷淬火。并且即使水冷，工件中心也不能淬透，只有表面被淬硬，中心的硬度仍然較低。JIS碳素工具鋼中最常用的牌號(hào)是SK105（1.05C-0.2Si-0.25Mn）。SK105用做刀具、鋼釬、夾具和沖模等。
3.合金工具鋼
JIS將合金工具鋼分為4類(lèi)：切削工具鋼、耐沖擊工具鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼。其中冷作模具鋼有10個(gè)牌號(hào)。此外還有許多以JIS鋼為基礎(chǔ)的改良鋼牌號(hào)。以下對(duì)合金工具鋼的代表性牌號(hào)的特點(diǎn)做簡(jiǎn)要說(shuō)明。
3.1低合金工具鋼
冷作模具鋼中合金元素含量比較少的是低合金工具鋼，常用的牌號(hào)是SKS93（1.05C-0.95Mn-0.4Cr）和SKS3（0.95C-1.05Mn-0.75Cr）。這兩個(gè)牌號(hào)的Mn含量都是1%左右，SKS93含有0.4Cr，SKS3含有0.75Cr，提高了鋼的淬透性。此外，SKS3還含有0.75%的W提高了淬透性和韌性。低合金工具鋼用做剪刃、量規(guī)、沖模等。
3.2高C高Cr冷作工具鋼
高C高Cr冷作工具鋼最有名的牌號(hào)是SKD11（1.5C-12Cr-1Mo系）。SKD11的最大特點(diǎn)是良好的耐磨性。由于Cr含量高，在母相中有粗大的Cr碳化物（M7C3），提高了耐磨性。SKD11的淬透性良好，空冷就可以獲得均勻的芯部硬度。SKD11的淬火溫度是1000～1040℃。這是真空熱處理爐常用的淬火溫度。耐磨性?xún)?yōu)于SKD11的冷作工具鋼是SKD1（2C-12Cr系）。SKD1的C、Cr含量多于SKD11，所以粗大的Cr碳化物的量也多，使SKD1成為耐磨性極高的工具鋼。由于粗大的Cr碳化物量很多，所以韌性和耐疲勞性不如SKD11。由于SKD1的淬火溫度是950℃，與一般常用的淬火溫度不同，并且淬透性差，必須油淬。所以很少使用SKD1。
在SKD11基礎(chǔ)上已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的適用于不同用途的各種改良鋼，得到了廣泛應(yīng)用。