目前，硬质合金及钢结硬质合金已应用于冷作模具，大幅度提高了模具的硬度、耐磨性及抗压强度，使冷作模具的寿命显著提高。更多参见本书11.3.1节、11.3.2节有关硬质合金和钢结硬质合金内容。

1.硬质合金及其应用

硬质合金是将一些高熔点、高硬度的金属碳化物粉末（如WC、TiC等）和黏结剂（Co、Ni等）混合后，加压成形，再经烧结而成的一种粉末冶金材料。冲裁模等用的硬质合金一般是钨钴类。

硬质合金具有高的硬度、抗压强度和耐磨性，工作温度高，但脆性大，不能进行锻造、常规热处理和切削加工。它主要用来制造级进模、大直径拉深凹模的镶块、拉丝模、冷挤压模等。

对于大批量生产的场合，为了提高模具的寿命，采用硬质合金制造模具的关键零部件，如冲裁模的凹模或凸模采用硬质合金，或凸模和凹模均采用硬质合金。对于冲击性小的模具，应选用钴含量低、耐磨性高的YG8；反之，选用钴含量较多的YG20甚至YG30。

（1）YG8硬质合金 该合金是钨钴类普通硬质合金和高级制模材料。该合金硬度高，热硬性好，其缺点是脆性大。该合金使用强度较高，抗冲击及抗震性较YG6合金好，但耐磨性较低。其回火稳定性好，耐回火温度可达800～900℃，不经热处理，内外硬度均匀一致。

该合金用于加工不锈钢冷拉深模的凹模，推荐硬度为62～64HRC。YG8硬质合金用于棒材和管材的拉深模，也用于拉丝模等。

（2）YG15硬质合金 该合金是普通钨钴类硬质合金和高级制模材料。该合金硬度高，耐磨性好，热硬性好，其缺点是脆性大，耐回火温度可达800～900℃，不经热处理，内外硬度均匀一致。

YG15硬质合金适用于制作各种耐磨零件、整体冷作模具；也可用于不锈钢等材料拉深模中要求耐磨的凹模；尚可用于铝件、钢件等冷挤压模中要求耐磨的凹模，推荐硬度值为62～64HRC；还可用于钢板冲裁模，要求生产批量＞100万件、被冲材料厚度＜1mm的普通级低碳钢板；也适用于大型拉深模和冲裁模等。

2.钢结硬质合金及其热处理

钢结硬质合金是以难熔金属碳化物（TiC、WC）为硬质相，以合金钢为黏结剂，用粉末冶金方法生产的一种新型模具材料。其性能介于高速工具钢和硬质合金之间。钢结硬质合金，如GT35、TLMW50、DT、D1、T1等，可用于制作冲裁模、冷挤压模、冷镦模及整形模等。

（1）GT35钢结硬质合金 该合金为含TiC硬质相的新型钢结硬质合金，是一种高韧性粉末高速工具钢，具有高耐磨粒磨损性能、高韧性、高抗压强度及较高的硬度，但不耐高温和腐蚀。供货硬度为38～46HRC。

1）退火。装箱后用木炭保护，810～830℃×4tmin加热，炉冷至720～740℃保温4～5tmin，炉冷至200℃出炉。退火后硬度为44～46HRC，显微组织为碳化物（TiC）+索氏体+少量复合碳化物。

2）预冷淬火、回火。采用盐浴炉，830～840℃×30～40min预热，950～960℃×2tmin加热后出炉，在空气中预冷（时间按1s/2～4mm计算，冷至约900℃），入热油中冷至120℃左右出油，用于冲击力大的冲裁模、冷镦模可选择400～450℃回火，冲击力小的可选择160℃×1.5～2h回火。对于大型、形状复杂的冷作模具推荐采用430～450℃×30min分级淬火后，油冷。

3）应用。GT35钢结硬质合金适用于各种冷挤压模、冲裁模、冷镦模和冷剪刃等；可用于钢板冲裁模，用于冲制批量＞100万件、被冲材料厚度＜1mm的软态低碳钢板；可用于冷挤压模凹模，推荐硬度为65～67HRC，模具寿命很高，每抛光一次凹模可连续拉深1000件，而同样情况下，Cr12MoV钢制模具仅为数十件；用于制作电枢单槽冲裁模、电动机转子单槽冲裁模、正阳极冲裁模、钢管拉拔模、M12冲孔六角模、M5螺栓顶锻模等，模具寿命比原来采用Cr12钢提高4～50倍。

（2）TLMW50钢结硬质合金 该钢合金是用粉末冶金的方法制造的铬钼合金钢，其中钢为黏结相，WC或TiC为硬质相。

1）退火工艺规范：850～870℃×5h加热，炉冷，720～740℃等温3～4h，炉冷至500℃空冷，退火后硬度为35～40HRC。

2）淬火、回火工艺规范：淬火温度为1020～1050℃，180～200℃×1.5h×2次回火，淬火硬度为68～70HRC，回火后硬度为67～68HRC。

3）应用。TLMW50钢结硬质合金适用于冲裁模凹模、弯曲模等。

（3）DT合金 DT合金是钢结硬质合金和铬钼合金钢，其中WC为硬质相，钢为黏结相。该合金保持了TLMW50的高硬度和高耐磨性，又较大幅度地提高了强度和韧性，因而能够承受较大载荷的冲击，同时还具有较好的抗热裂能力，不易出现崩刃、破裂等缺陷。

1）等温退火。860～880℃×2～3h加热，炉冷至700～720℃等温6h，炉冷至550℃以下出炉空冷。退火硬度<36HRC，退火组织为弥散碳化物+粒状珠光体。(www.daowen.com)

2）淬火与回火。800～850℃×2tmin预热，1000～1020℃×1tmin加热，油冷，200～250℃回火2h。箱式炉加热采用木炭保护。回火后硬度为64HRC。

3）等温淬火。850℃×2tmin预热，升温至1000～1020℃，保温时间按1min/mm计算，等温淬火200～300℃×30min。

4）应用。DT合金用来制造冷镦模、冷挤压模、落料模，比W18Cr4V、Cr12MoV钢制造的模具寿命至少延长6～30倍；在五金行业的冷镦模、拉深模方面，DT合金模具比Cr12钢模具寿命延长10～32倍，从而使成本大幅度降低；DT合金制硅钢片冲裁模，比原来Cr12MoV钢制冲裁模寿命提高25倍，由原来的20万次提高到500万次。

（4）D1合金 D1合金是高速工具钢型钢结硬质合金，其是以钢为黏结相，以难熔的WC或TiC为硬质相的复合材料。其组织的特点是细微的硬质相颗粒均匀、弥散地分布在钢的基体中。

1）退火工艺规范：820～840℃×4～5h加热，炉冷，720～740℃等温3～4h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度为44～48HRC。

2）淬火与回火工艺规范：淬火温度为1210～1230℃，500℃×1h×3次回火，淬火硬度为72～74HRC，回火硬度后硬度为67～69HRC。

3）应用。D1合金适用于制作各种冷挤压模、冲裁模、冷镦模和冷剪刃等。

（5）T1钢结硬质合金 T1合金是高速工具钢型钢结硬质合金，其是以钢为黏结相，以难熔的WC或TiC为硬质相的复合材料。其组织的特点是细微的硬质相颗粒均匀、弥散地分布在钢的基体中，有较高的硬度和耐磨性，以及一定的耐热性和回火二次硬化效应。

1）等温退火工艺规范：820～840℃×4～5h加热，炉冷到720～740℃等温3～4h，炉冷至500℃以下出炉空冷，退火后硬度为44～48HRC。

2）淬火与回火工艺规范：淬火温度为1240～1260℃，500℃×1h×3次回火，淬火硬度为70～73HRC，回火后硬度为70～72HRC。

3）应用。T1合金用作非铁金属及其合金、高温合金、不锈钢等加工用多韧刀具等，以及热作模具如热挤压模等。

（6）GW50合金 其是钢结硬质合金、降碳高速工具钢和铬钼合金钢，其中钢为黏结相，WC为硬质相。该合金耐磨性好，韧性较差，但优于普通硬质合金，淬火几乎不变形，回火稳定性好，淬硬层深。

1）等温退火工艺规范：850～870℃×5h加热，炉冷到720～740℃等温3～4h，炉冷至500℃出炉空冷，硬度为36～42HRC，共晶碳化物等级≤3级。

2）淬火与回火工艺规范：淬火温度为1050～1100℃，180～200℃×1.5h×2次回火，淬火后硬度为68～72HRC，回火后硬度为68～69HRC。

3）应用。GW50合金用于重载荷、形状复杂的大中型冷作模具。用于制作冷挤压凸模和挤压温度＞400℃的温挤压模中的凸、凹模；粉末冶金型模原采用Cr12钢制造，模具寿命为3万～5万件，当改用GW50合金后，模具寿命提高到30万～50万件。

（7）GW30合金。该合金为钢结硬质合金，其中WC为硬质相，钢为黏结相。该合金具有较高的硬度和耐磨性，但不耐高温，不耐腐蚀。

1）退火。820～850℃×2～3h加热，以60℃/h冷速炉冷至700～720℃，保温4h，炉冷至400℃以下出炉。硬度为32～35HRC。

2）淬火与回火。450～550℃×2h预热，960℃加热，保温时间按4min/mm计算，油冷，160～180℃×1.5h硝盐浴回火，硬度为60～65HRC。

3）应用。GW30合金适用于制作冷作模具，如螺纹搓丝板等。

[1]图3-1中30s/mm为加热系数，其他热处理工艺曲线中相应量含义相同。