基体钢属于高合金钢，合金元素总量大10%，成本较高，淬火温度区间较窄，热处理工艺难度大，从而限制了改类钢的推广使用。Gd 钢属于低合金钢，合金元素总量在4%左右，但综合了多种元素作用，使模具钢材的碳化物偏析小，分布均匀，主要力学性能如冲击韧度、断裂韧性和抗压屈服fiance 显著优于crwmn 和cr12mov ，而耐磨性略低与cr12mov ，但优于crwmn 模具钢材。
GD 模具钢可以代替crwmn 、cr12、gcr15、9mn2v 、6crw2si 、9sicr 断裂的冷作模，如冲模、冷剪切模、挤压模、冷墩模等。
碳 C ：0.50-0.65
硅 Si ：1.75-2.25
锰 Mn ：0.60-1.00
铬 Cr ：0.10-0.50
钼 Mo ：0.20-1.35
钨 W ：-
矾 V ：0.15-0.35
其他：-
6crnisimnmov 合金工具钢力学性能：
硬度 ：退火,229HBW, 压痕直径≥4.0mm;淬火,≥58HRC
6crnisimnmov 合金工具钢热处理规范及金相组织：
热处理规范：试样淬火885-900℃, 油。 6crnisimnmov 合金工具钢交货状态：钢材以退火状态交货.
一该钢的特性：
GD 钢：高强韧性低合金冷作 模具钢 ，取“高(Gao)、低(Di)”两个汉语拼音字头为其代号， 华中 理工大学研制。
该钢含碳量稍微低，含有Cr 、Mn 合金元素，以保证淬透性，也含有Si 、Ni 两种强韧性化元素和细化晶粒元素Mo 、V ，但其合金度小于5%。该钢的淬透范围较宽，淬透性好，也可以火焰敬爱热冷淬火，具有良好的强韧性。钢的热塑性好，变形抗力小，可一次成型。
6CrNiSiMnMoV(代号 GD)钢为高韧性低 合金钢 ，淬火温度较低，热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合。由于该钢的强韧性高，其强韧性显著高于CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或断裂，用GD 钢给取代Cr12MoV 钢或者基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。
二化学成分：
C 0.69, Cr 1.16,Si 0.81, Mn 0.95,Mo V 适量
三参考对照钢号
我国GB ——6CrNiSiMnMoV(，美国AISI/ASTM——L6，DIN 数字编号——1.2713，
DIN ——75CrMoNiW6-7，JIS ——4404
四加工
1热加工规范：加热温度1080——1120℃，始锻温度1040—1060℃，终锻温度≥850℃，锻后缓冷或者立刻退火，以防产生裂纹。
2淬火 回火：经过温度900±10℃保温后，油冷或者空冷淬火。
五用途：
1适用于细长、薄片状 凸模及 大型、形状复杂、薄壁凸凹模。
2可用于热作 模具钢 。
3制造有较高韧性和一定耐磨性的精密淬硬塑料模具等。
制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、 钢结硬质合金 、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中 铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、 钢结硬质合金 等等。
1. 碳素工具钢
在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A 、T10A 等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。
2. 低合金工具钢
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CrWMn 、9Mn2V 、7CrSiMnMoV(代号CH-1) 、6CrNiSiMnMoV(代号GD) 等。
3. 高碳高铬工具钢
常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV 、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔 （轴向镦、径向拔）改 锻 ，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。
4. 高碳中铬工具钢
用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV 、Cr6WV 、Cr5MoV 等，它们的含铬量较低， 共晶碳化物 少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。
5. 高速钢
高速钢具有模具钢中最高的 的 硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V （代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的 降碳降钒 高速钢6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。 高速钢也需要改 锻 ，以改善其碳化物分布 。
6. 基体钢
在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢 ，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb （代号65Nb ）、7Cr7Mo2V2Si （代号LD ）、5Cr4Mo3SiMnVAL （代号012AL ）等。
7. 硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类 ，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用 含钴量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用 含钴量较高 的硬质合金。
钢结硬质合金 是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、 钼 、钨、钒等）做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法烧结而成。 钢结硬质合金 的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。 钢结硬质合金 含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达68 ~ 73HRC。
(2)模具淬火时应采用正确的热处理工艺规范，防止加热温度过高，尽可能采用硝盐分级淬火。如模具钢6CrNiSiMnMoV 热处理工艺:盐浴加热(900±10) ℃，硝盐分级，硬度为HRC63，回火:250℃下回火2h ，硬度HRC60，无任何热处理裂缝及磨削裂纹。(1)模具材质的影响。模具材料中存在着严重的碳化物偏析，特别是高碳钢(Cr12等) 模具钢中网状碳化物、带状碳化物、块状碳化物等，破坏了基体组织的连续性，磨削时最易导致磨削裂纹的出现。
在磨削淬硬钢时，冷却充分，表面层产生二次淬火，部分残余奥氏体转变为马氏体，而马氏体比容较大，比容增加，表面产生压应力；如果磨削冷却不好，或不用冷却液，表面产生回火，发生马氏
体转变，表面产生拉应力(如γ-Fe 转变为α-Fe 时铁的体积会膨胀1%)，这些应力(残余应力可达到500～1000MPa) ，如果超过材料的屈服极限时，便产生磨削裂纹。
(2)材料热处理工艺的影响。模具钢淬火温度过高会增加钢中马氏体针的长度，降低了材料的强韧性，增加了材料的脆性。另外，由于淬火温度过高，增大了淬火内应力，导致模具磨削时出现裂纹。模具淬火后残余奥氏体过多，在磨削加工时，由于砂轮和工件剧烈摩擦而产生大量热，使模具表面温度升高，促使残余奥氏体向马氏体转变，产生较大的组织应力，产生磨削裂纹。
(3)回火后的残余应力的影响。模具经热处理淬火后未立即回火，淬火温度过高，有网状碳化物，回火后未回火马氏体或残余奥氏体过多，在磨削时都会产生相变，产生应力使工件表层产生裂纹。模具淬火、回火后残余应力越大，经过磨削时，残余应力和磨削应力迭加值越大，当迭加应力超过材料的强度极限时，模具磨削表面即出现裂纹。
(4)磨削工艺不当引起磨削裂纹。模具在磨削加工时，砂轮的砂粒刃口与工件进行摩擦切削，磨削时进给量越大，刃口切削能力越差，则残留切削应力越大；另外，砂轮与模具剧烈摩擦会产生大量热，砂轮硬度越高，磨削速度越快，产生的热量越大，当急剧冷却时，就会产生磨削热应力，温升越高，热应力越大。由于模具表层温度升高到临界点以上，淬火后的组织也会发生转变，又会产生组织应力，多种应力综合超过模具材料强度极限，便会引起模具表层产生磨削裂纹。
图9—15 G D 钢常规热处理工艺曲线
6. 6CrNiSiMnMoV (GD)钢
(1) 退火工艺 GD 钢属空冷微变形冷作模具钢，这类钢最大弱点是
退火不易软化。一般在工件装炉后，以大于100℃/h的加热速度升温至
760～780℃，保温2h ，以30℃/h冷却速度降温至680℃等温4～6h ，随
炉冷至550℃，出炉空冷，硬度为230～240H B 。
(2) 淬火、回火工艺 推荐最佳常规热处理工艺为：淬火温度为
870～930℃，以900℃为宜．加热系数盐浴炉为45s/mm，箱式炉则需延
长一倍，油淬，可风冷或空冷，视模具尺寸和技术要求而定；回火温度
为175～230℃，回火一次2h ，硬度58～62HRC ，其工艺曲线如图9—15
所示。采用火焰表面淬火加热温度为860～960℃，预热温度为200℃，
1.5h ，回火温度为200℃，2h 。
为进一步提高G D 钢表层硬度，从而提高耐磨性，采用M/B
韧化处理和渗硼处理工艺。M/B复相强复相处理工艺为870℃加热，260℃等
温1.5h ，渗硼工艺采用900℃加热4h 的固体渗硼，可直接淬火，也可随
炉空冷，重新加热淬火。
不同温度淬火、回火硬度值(表9—36)
表9—36 不同温度淬火、回火后的硬度值
7. 9Cr6W3M02V2 (GM)钢
(1) 退火工艺 退火工艺如图9—16所示。退火后的硬度与
CrV2MoV 、D2钢相当，能便机械加工，如延长740℃等温时间，其硬度还
可进一步降低。
(2) 淬火、回火工艺 GM 钢具有较宽淬火硬化温度范围(约150℃) 。
淬火加热在盐浴炉中进行，加热温度1040～1160℃，一般取1120℃，保
温时间20s ／mm ，淬火加热前需在800～850℃中温盐浴炉中预热，预热
时间为淬火时赠问的两倍。淬火采用油淬或空冷。回火两次，每次1.0～
1.5h ，空冷、回火温度为540℃。回火后硬度65HRC 左右。
GM 钢不同淬火、回火温度的硬度如图9—17、图9—18所示。
图9—16 G M 钢退火工艺曲线
图9—17 G M 钢淬火硬度曲线
图9—18 G M 钢回火硬度曲线
(6)6CrNiSiMnMoV 简称GD 钢，是一种新型冷作模具钢。GD 钢的强
韧性显著高于C rWMn 和Crl2MoV 钢。由于GD 钢含有较低的合金元素，而
且碳化物较为细小均匀，可直接下料使用。如需改锻，其加热温度为
1080～1120℃，始锻温度为1040～1060℃，终锻温度≥850℃，锻后缓
冷或立即退火，以防止产生裂纹。GD 钢的热塑性好，变形抗力小，可一
次成形。
表9—19 新型模具钢锻造工艺规范
基体钢属于高合金钢，合金元素总量大10%，成本较高，淬火温度区间较窄，热处理工艺难度大，从而限制了改类钢的推广使用。Gd 钢属于低合金钢，合金元素总量在4%左右，但综合了多种元素作用，使模具钢材的碳化物偏析小，分布均匀，主要力学性能如冲击韧度、断裂韧性和抗压屈服fiance 显著优于crwmn 和cr12mov ，而耐磨性略低与cr12mov ，但优于crwmn 模具钢材。
GD 模具钢可以代替crwmn 、cr12、gcr15、9mn2v 、6crw2si 、9sicr 断裂的冷作模，如冲模、冷剪切模、挤压模、冷墩模等。
碳 C ：0.50-0.65
硅 Si ：1.75-2.25
锰 Mn ：0.60-1.00
铬 Cr ：0.10-0.50
钼 Mo ：0.20-1.35
钨 W ：-
矾 V ：0.15-0.35
其他：-
6crnisimnmov 合金工具钢力学性能：
硬度 ：退火,229HBW, 压痕直径≥4.0mm;淬火,≥58HRC
6crnisimnmov 合金工具钢热处理规范及金相组织：
热处理规范：试样淬火885-900℃, 油。 6crnisimnmov 合金工具钢交货状态：钢材以退火状态交货.
一该钢的特性：
GD 钢：高强韧性低合金冷作 模具钢 ，取“高(Gao)、低(Di)”两个汉语拼音字头为其代号， 华中 理工大学研制。
该钢含碳量稍微低，含有Cr 、Mn 合金元素，以保证淬透性，也含有Si 、Ni 两种强韧性化元素和细化晶粒元素Mo 、V ，但其合金度小于5%。该钢的淬透范围较宽，淬透性好，也可以火焰敬爱热冷淬火，具有良好的强韧性。钢的热塑性好，变形抗力小，可一次成型。
6CrNiSiMnMoV(代号 GD)钢为高韧性低 合金钢 ，淬火温度较低，热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合。由于该钢的强韧性高，其强韧性显著高于CrWMn 和 Cr12MoV 钢，不易崩刃或断裂，用GD 钢给取代Cr12MoV 钢或者基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。
二化学成分：
C 0.69, Cr 1.16,Si 0.81, Mn 0.95,Mo V 适量
三参考对照钢号
我国GB ——6CrNiSiMnMoV(，美国AISI/ASTM——L6，DIN 数字编号——1.2713，
DIN ——75CrMoNiW6-7，JIS ——4404
四加工
1热加工规范：加热温度1080——1120℃，始锻温度1040—1060℃，终锻温度≥850℃，锻后缓冷或者立刻退火，以防产生裂纹。
2淬火 回火：经过温度900±10℃保温后，油冷或者空冷淬火。
五用途：
1适用于细长、薄片状 凸模及 大型、形状复杂、薄壁凸凹模。
2可用于热作 模具钢 。
3制造有较高韧性和一定耐磨性的精密淬硬塑料模具等。
制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、 钢结硬质合金 、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中 铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、 钢结硬质合金 等等。
1. 碳素工具钢
在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A 、T10A 等，优点为加工性能好，价格便宜。但淬透性和红硬性差，热处理变形大，承载能力较低。
2. 低合金工具钢
低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。与碳素工具钢相比，减少了淬火变形和开裂倾向，提高了钢的淬透性，耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CrWMn 、9Mn2V 、7CrSiMnMoV(代号CH-1) 、6CrNiSiMnMoV(代号GD) 等。
3. 高碳高铬工具钢
常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV 、Cr12Mo1V1（代号D2），它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性，热处理变形很小，为高耐磨微变形模具钢，承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重，必须进行反复镦拔 （轴向镦、径向拔）改 锻 ，以降低碳化物的不均匀性，提高使用性能。
4. 高碳中铬工具钢
用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV 、Cr6WV 、Cr5MoV 等，它们的含铬量较低， 共晶碳化物 少，碳化物分布均匀，热处理变形小，具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比，性能有所改善。
5. 高速钢
高速钢具有模具钢中最高的 的 硬度、耐磨性和抗压强度，承载能力很高。模具中常用的有W18Cr4V （代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5 Cr4V2（代号6-5-4-2，美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的 降碳降钒 高速钢6W6Mo5 Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。 高速钢也需要改 锻 ，以改善其碳化物分布 。
6. 基体钢
在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素，适当增减含碳量，以改善钢的性能。这样的钢种统称基体钢。它们不仅有高速钢的特点，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢，为高强韧性冷作模具钢 ，材料成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb （代号65Nb ）、7Cr7Mo2V2Si （代号LD ）、5Cr4Mo3SiMnVAL （代号012AL ）等。
7. 硬质合金和钢结硬质合金
硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢，但抗弯强度和韧性差。用作模具的硬质合金是钨钴类 ，对冲击性小而耐磨性要求高的模具，可选用 含钴量较低 的硬质合金。对冲击性大的模具，可选用 含钴量较高 的硬质合金。
钢结硬质合金 是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、 钼 、钨、钒等）做粘合剂，以碳化 钛或碳化钨为硬质相，用粉末冶金方法烧结而成。 钢结硬质合金 的基体是钢，克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点，可以切削、焊接、锻造和热处理。 钢结硬质合金 含有大量的碳化物，虽然硬度和耐磨性低于硬质合金，但仍高于其它钢种，经淬火、回火后硬度可达68 ~ 73HRC。
(2)模具淬火时应采用正确的热处理工艺规范，防止加热温度过高，尽可能采用硝盐分级淬火。如模具钢6CrNiSiMnMoV 热处理工艺:盐浴加热(900±10) ℃，硝盐分级，硬度为HRC63，回火:250℃下回火2h ，硬度HRC60，无任何热处理裂缝及磨削裂纹。(1)模具材质的影响。模具材料中存在着严重的碳化物偏析，特别是高碳钢(Cr12等) 模具钢中网状碳化物、带状碳化物、块状碳化物等，破坏了基体组织的连续性，磨削时最易导致磨削裂纹的出现。
在磨削淬硬钢时，冷却充分，表面层产生二次淬火，部分残余奥氏体转变为马氏体，而马氏体比容较大，比容增加，表面产生压应力；如果磨削冷却不好，或不用冷却液，表面产生回火，发生马氏
体转变，表面产生拉应力(如γ-Fe 转变为α-Fe 时铁的体积会膨胀1%)，这些应力(残余应力可达到500～1000MPa) ，如果超过材料的屈服极限时，便产生磨削裂纹。
(2)材料热处理工艺的影响。模具钢淬火温度过高会增加钢中马氏体针的长度，降低了材料的强韧性，增加了材料的脆性。另外，由于淬火温度过高，增大了淬火内应力，导致模具磨削时出现裂纹。模具淬火后残余奥氏体过多，在磨削加工时，由于砂轮和工件剧烈摩擦而产生大量热，使模具表面温度升高，促使残余奥氏体向马氏体转变，产生较大的组织应力，产生磨削裂纹。
(3)回火后的残余应力的影响。模具经热处理淬火后未立即回火，淬火温度过高，有网状碳化物，回火后未回火马氏体或残余奥氏体过多，在磨削时都会产生相变，产生应力使工件表层产生裂纹。模具淬火、回火后残余应力越大，经过磨削时，残余应力和磨削应力迭加值越大，当迭加应力超过材料的强度极限时，模具磨削表面即出现裂纹。
(4)磨削工艺不当引起磨削裂纹。模具在磨削加工时，砂轮的砂粒刃口与工件进行摩擦切削，磨削时进给量越大，刃口切削能力越差，则残留切削应力越大；另外，砂轮与模具剧烈摩擦会产生大量热，砂轮硬度越高，磨削速度越快，产生的热量越大，当急剧冷却时，就会产生磨削热应力，温升越高，热应力越大。由于模具表层温度升高到临界点以上，淬火后的组织也会发生转变，又会产生组织应力，多种应力综合超过模具材料强度极限，便会引起模具表层产生磨削裂纹。
图9—15 G D 钢常规热处理工艺曲线
6. 6CrNiSiMnMoV (GD)钢
(1) 退火工艺 GD 钢属空冷微变形冷作模具钢，这类钢最大弱点是
退火不易软化。一般在工件装炉后，以大于100℃/h的加热速度升温至
760～780℃，保温2h ，以30℃/h冷却速度降温至680℃等温4～6h ，随
炉冷至550℃，出炉空冷，硬度为230～240H B 。
(2) 淬火、回火工艺 推荐最佳常规热处理工艺为：淬火温度为
870～930℃，以900℃为宜．加热系数盐浴炉为45s/mm，箱式炉则需延
长一倍，油淬，可风冷或空冷，视模具尺寸和技术要求而定；回火温度
为175～230℃，回火一次2h ，硬度58～62HRC ，其工艺曲线如图9—15
所示。采用火焰表面淬火加热温度为860～960℃，预热温度为200℃，
1.5h ，回火温度为200℃，2h 。
为进一步提高G D 钢表层硬度，从而提高耐磨性，采用M/B
韧化处理和渗硼处理工艺。M/B复相强复相处理工艺为870℃加热，260℃等
温1.5h ，渗硼工艺采用900℃加热4h 的固体渗硼，可直接淬火，也可随
炉空冷，重新加热淬火。
不同温度淬火、回火硬度值(表9—36)
表9—36 不同温度淬火、回火后的硬度值
7. 9Cr6W3M02V2 (GM)钢
(1) 退火工艺 退火工艺如图9—16所示。退火后的硬度与
CrV2MoV 、D2钢相当，能便机械加工，如延长740℃等温时间，其硬度还
可进一步降低。
(2) 淬火、回火工艺 GM 钢具有较宽淬火硬化温度范围(约150℃) 。
淬火加热在盐浴炉中进行，加热温度1040～1160℃，一般取1120℃，保
温时间20s ／mm ，淬火加热前需在800～850℃中温盐浴炉中预热，预热
时间为淬火时赠问的两倍。淬火采用油淬或空冷。回火两次，每次1.0～
1.5h ，空冷、回火温度为540℃。回火后硬度65HRC 左右。
GM 钢不同淬火、回火温度的硬度如图9—17、图9—18所示。
图9—16 G M 钢退火工艺曲线
图9—17 G M 钢淬火硬度曲线
图9—18 G M 钢回火硬度曲线
(6)6CrNiSiMnMoV 简称GD 钢，是一种新型冷作模具钢。GD 钢的强
韧性显著高于C rWMn 和Crl2MoV 钢。由于GD 钢含有较低的合金元素，而
且碳化物较为细小均匀，可直接下料使用。如需改锻，其加热温度为
1080～1120℃，始锻温度为1040～1060℃，终锻温度≥850℃，锻后缓
冷或立即退火，以防止产生裂纹。GD 钢的热塑性好，变形抗力小，可一
次成形。
表9—19 新型模具钢锻造工艺规范