Chúng ta quy ước gọi thép làm dụng cụbiến dạng dẻo kim loại là thép làm khuôn dập. Căn cứ vào nhiệt độ biến dạng, có thể chia chúng ra làm hai loạiđó là loại biến dạng dẻo phôi kim loại ở nhiệt độ thường là khuôn dập nguội, loại biến dạng dẻo phôi kim loại ở nhiệt độ cao (đối với phôi thép không được nhỏ hơn 10000C là khuôn dập nóng). Do điều kiện làm việc khác nhau nên vật liệu dùng làm khuôn cũng khác nhau.
a.Điều kiện làm việc và yêu cầu đối với khuôn dập nguội
Để biến dạng dẻo được phôi kim loại ở trạng thái nguội, các khuôn dập nguội chịu áp lực rất lớn, chịu uốn, chịu ma sát và va đập, do vậy thép làm khuôn dập nguội phải đạt được các yêu cầu về cơ tính sau.
Độcứng cao, đây là yêu cầu đầu tiên, tuy không đòi hỏi độcứng cao nhưdao cắt nhưng cũng phải đạt được khoảng 56-62HRC, tùy vào loại khuôn, chiều dày và độ cứng của phôi thép. Ví dụ để cắt thép biến thế, độ cứng của khuôn phải trên 60HRC, nhưng nếu cao quá 62HRC nó dễbịsứt mẻkhi làm việc.
Tính chống mài mòn cao, để đảm bảo làm việc lâu dài của khuôn (thường yêu cầu tới hàng vạn, thậm chí hàng chục vạn lần), nó phải có tính chống mài mòn cao để giữ được tính chính xác về kích thước của sản phẩm.
Độbền và độ dai đảm bảo đểchịu được tải trọng va đậpởmức vừa phải.
Như vậy khuôn dập nguội có yêu cầu về cơ tính tương tự như dao cắt, trừ yêu cầu vềtính cứng nóng. Các khuôn dập biến dạng với tốc độlớn bềmặt làm việc có thể nung nóng tới 350-4500C, mới cần tính cứng nóngở mức độnhất định. Với các khuôn lớn yêu cầu thêm về độthấm tôi và ít làm thay đổi kích thước khi tôi.
Để đạt được các yêu cầu về cơ tính nêu trên, thép làm khuôn dập nguội phải có thành phần cacbon cao, thường ở mức xấp xỉ 1%, nếu khuôn chịu va đập nhiều thì dùng loại có lượng cacbon thấp hơn (0,4-0,6%). Lượng nguyên tốhợp kim được quyết định bởi kích thước khuôn, tính cứng nóng và tính chống mài mòn. Thường dùng các nguyên tố Cr, Mn, Si, W để tăng độ thấm tôi. Nhiệt luyện kết thúc đối với khuôn dập nguội tương tự như đối với dao cắt là tôi và ram thấp, để đạt được tổchức mactenxit ram, nhiệt độram có thểlấy cao hơn chút ít vìđ ộcứng không yêu cầu cao bằng.
Thép cacbon, với khuôn nhỏ, tải trọng không lớn, hình dạng đơn giản, có thể dùng thép dụng cụcacbon như CD100-CD120.
Thép hợp kim thấp, với khuôn có kích thước trung bình (bề dày thành khuôn 7- 100mm) có thể dùng các loại thép hợp kim thấp như 100Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn do chúng có độthấp tôi cao hơn so với thép cacbon. Các mác có Mn sau khi tôi kích thước ít bị thayđổi do có một lượng nhỏ austenit dư.
Thép crôm cao (loại 12%Cr), để chế tạo các khuôn dập kích thước lớn, chịu tải nặng, yêu cầu phải chống mài mòn cao, người ta dùng loại thép chứa 12% Cr, như các mác 210Cr12, 130Cr12V, nhóm này có đặc điểm là có thành phần cacbon rất cao (1,3- 2,1%C) nên lượng cacbit dư nhiều, do vậy chúng có tính chống mài mòn rất cao. Có độthấm tôi lớn (100-200mm trong dầu) nên có thể dùng làm khuôn có kích thước lớn. Có thểáp dụng nhiều chế độnhiệt luyện (tôi và ram) khác nhau để đạt được chỉ tiêu cơ tính cũng như sự ổn định kích thước của khuôn theo yêu cầu sửdụng.
Thép Crôm trung bình (5-6%) đó là mác 110Cr6WV ít bị thiên tích cacbit hơn, độ thấm tôi trung bình khoảng 70-80mm được tôi trong dầu, thích hợp để chếtạo các khuôn lỗkéo sợ, bàn lăn ren…
Thép hợp kim thấp có lượng cacbon trung bình như 40CrSi, 60CrSi, 40CrW2Si sau khi tôi và ram thích hợp có thể đạt độcứng 45-55HRC, dùng để chếtạo các khuôn dập chịu va đập vừa phải.
Trước đây trong công nghệ chế tạo khuôn dập nguội, thường phải gia công cơ tương đối chính xác trước khi tiến hành nhiệt luyện cuối cùng, do vậy dễ có nguy cơ bị phếphẩm (khuôn bịbiến dạng, nứt, vỡ) gây lãnh phí vật liệu và các quá trình gia công trước đó. Hiện nay một số cơ sở trong nước đã có thiết bị chế tạo khuôn bằng tia lửa điện, cho nên có thểtiến hành nhiệt luyện trước cảkhối, đảm bảo đủ độcứng cần thiết, sau đó dùng tia lửa điện đểgia công lòng khuôn. Như vậy vừa phải đảm bảo tính chính xác về mặt kích thước khuôn, vừa tạo thuận lợi cho việc nhiệt luyện. Ngoài ra với những khuôn cũ đã bị mòn, cũng nhờ phương pháp này, có thể khôi phục như mới mà không cần nhiệt luyện lại (nhiệt luyện sơ bộcũng như kết thúc) như trước đây vẫn làm.