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荷，大部分模具因磨損、熱粘結、掉肉、開裂等原因報廢。因此，冷作模具鋼要求具有高強度、高耐磨性、高耐疲勞性和高韌性。
1.冷作工具鋼的特點
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等硬質碳化物，可進一步提高鋼的耐磨性。但碳化物量大時，鋼的韌性和耐疲勞性下降。因此要根據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個碳素工具鋼的牌號。碳素工具鋼經750～840℃淬火和150～200℃回火，硬度可達54～63HRC。由于碳素工具鋼中合金元素少，淬透性差，所以要進行水冷淬火。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：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個牌號。此外還有許多以JIS鋼為基礎的改良鋼牌號。以下對合金工具鋼的代表性牌號的特點做簡要說明。
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，常用的牌號是SKS93（1.05C-0.95Mn-0.4Cr）和SKS3（0.95C-1.05Mn-0.75Cr）。這兩個牌號的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是SKD11（1.5C-12Cr-1Mo系）。SKD11的最大特點是良好的耐磨性。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。耐磨性優(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基礎上已經開發(fā)出的適用于不同用途的各種改良鋼，得到了廣泛應用。
3.3 8%Cr冷作工具鋼
8%Cr系鋼雖然沒有納入JIS標準中，但是得到廣泛應用。該鋼在SKD11的基礎上，調整成分、主要成分為1C-8Cr-2Mo。8%Cr產生的背景是，上世紀70年代，對淬火回火模具鋼進行電火花放電加工十分普遍，但出現了電火花放電加工引起模具鋼產生裂紋的問題。裂紋產生的主要原因是放電加工異常層去除不夠，但也有淬火殘余應力和韌性不足的原因。采用高溫回火可以有效消除殘余應力。但SKD11經高溫回火處理后，得不到要求的硬度，而且韌性也不好。因此，在SKD11的基礎上，降C和Cr提高韌性，添加較多的Mo，使鋼經高溫回火也可獲得62HRC的高硬度，于是形成了8%Cr鋼。8%Cr的耐磨性不如SKD11，但由于綜合性能優(yōu)良，在目前仍得到廣泛應用，是與SKD11并列的冷作工具鋼標準牌號。此后又開發(fā)出對8%Cr鋼進行改良的鋼種。
由于日本經濟長期低迷、工具鋼生產企業(yè)全球化、東南亞各國工具鋼制造技術的提高，日本工具鋼企業(yè)為了生存，降低成本和縮短交貨時間成為當務之急。在這種背景下，提高切削性和降低熱處理變形成為縮短交貨時間的有效手段。SKD11系鋼中的粗大硬質碳化物多，切削性差，而且熱處理后工價尺寸變化大，尺寸修正要花費時間，所以迫切要求開發(fā)出切削性好、熱處理變形小的工具鋼。目前已經開發(fā)出的切削性好、熱處理變形小的8%Cr改良鋼充斥于工具鋼市場。
3.4 基體沖壓模具鋼
基體沖壓模具鋼是消除SKD11粗大碳化物的、成分相當于基體鋼的鋼種?；w沖壓模具鋼尚未納入JIS標準中，但各特鋼企業(yè)開發(fā)并銷售多種基體沖壓模具鋼。上述的8%Cr鋼在SKD11的基礎上，降C和Cr，減少了粗大碳化物，改善了韌性，但鋼中仍然有許多粗大碳化物?；w沖壓模具鋼在8%Cr的基礎上，進一步降C和Cr，使鋼中幾乎沒有粗大碳化物。因此韌性和耐疲勞性大大好于8%Cr鋼。并且切削性和熱處理尺寸變形各向異性也有明顯改善?；w沖壓模具鋼的采用，縮短了模具成品的交貨時間。
3.5 5%Cr冷作工具鋼
JIS中的5%Cr冷作工具鋼著名牌號是SKD12（1C-5Cr-1Mo系）。SKD12的C和Cr小于SKD11，韌性優(yōu)良，但耐磨性不如SKD11。SKD12的特點是熱處理尺寸變形各向異性小。SKD12的淬火溫度是970℃、低溫回火硬度雖然是60HRC，但高溫回火硬度小于58HRC，這些都缺乏通用性，所以很少使用
3.6 火焰表面淬火鋼
工具鋼一般經常規(guī)淬火回火后使用?；鹧姹砻娲慊痄撌呛喕M行淬火回火處理的鋼類?；鹧姹砻娲慊鹗菍庸ず蟮哪＞哂煤附訃娮旎蛉蹟鄧娮熘粚ぜ笥捕炔课患訜?，然后冷卻，獲得60HRC以上硬度的熱處理方法?；鹧姹砻娲慊痄撘蟮奶匦允牵慊饻囟确秶?、并具有一定的淬透性、韌性和焊接性。火焰表面淬火鋼沒有納入JIS標準，但各特鋼企業(yè)自行生產銷售滿足上述特性要求的表面淬火鋼。表面淬火鋼的主要成分是0.7C-1Si-1Mn-1Cr。由于表面淬火鋼的價格比沖壓模具鋼便宜，并且熱處理工時少、交貨期短，多用于汽車制造廠的切斷用模具。