1. Karakteristik baja perkakas pengerjaan dingin
Karakteristik terpenting dari baja perkakas pengerjaan dingin adalah ketahanan ausnya. Metode dasar untuk meningkatkan ketahanan aus adalah dengan meningkatkan kekerasan baja. Baja perkakas pengerjaan dingin umumnya dipadamkan dan ditempa, dan digunakan dalam keadaan kekerasan sekitar 60HRC. Peningkatan kandungan C pada baja dapat meningkatkan kekerasannya. Selain itu, penambahan unsur pembangkit karbida Cr, Mo, V, W dan lainnya, sehingga baja mengandung M7C3, M6C, MC dan karbida keras lainnya, dapat lebih meningkatkan ketahanan aus baja. Namun jika jumlah karbidanya banyak maka ketangguhan dan ketahanan lelah baja akan menurun. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemilihan baja perkakas pengerjaan dingin yang sesuai dengan kegunaannya.
2. Baja perkakas karbon
Baja dengan kandungan C 0,55% ~ 1,50% dan sedikit Si dan Mn merupakan baja perkakas karbon. Ada 11 grade baja perkakas karbon di JIS. Baja perkakas karbon dipadamkan pada suhu 750 ~ 840 derajat dan ditempa pada suhu 150 ~ 200 derajat, dan kekerasannya dapat mencapai 54 ~ 63HRC. Karena sedikitnya unsur paduan pada baja perkakas karbon, kemampuan pengerasannya buruk, sehingga perlu dilakukan pendinginan air. Dan meskipun air didinginkan, bagian tengah benda kerja tidak dapat mengeras, hanya permukaannya saja yang mengeras, dan kekerasan bagian tengahnya masih rendah. Kelas baja perkakas karbon JIS yang paling umum digunakan adalah SK105 (1,05C-0.2Si-0.25Mn). SK105 digunakan untuk alat potong, batang baja, jig dan die.
3. Baja perkakas paduan
JIS mengklasifikasikan baja perkakas paduan menjadi empat kategori: baja perkakas pemotong, baja perkakas tahan benturan, baja cetakan pengerjaan dingin, baja cetakan pengerjaan panas. Diantaranya, ada 10 grade baja die pengerjaan dingin. Selain itu, banyak juga grade baja yang dimodifikasi berdasarkan baja JIS. Berikut ini adalah penjelasan singkat tentang karakteristik kelas perwakilan baja perkakas paduan.
3.1 Baja perkakas paduan rendah
Kandungan elemen paduan pada baja die pengerjaan dingin merupakan baja perkakas paduan yang relatif rendah, dan grade yang umum digunakan adalah SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) dan SKS3 (0.95C{{10}}.05Mn-0.75Cr). Kandungan Mn dari kedua grade ini sekitar 1%, SKS93 mengandung 0,4Cr, SKS3 mengandung 0,75Cr, yang meningkatkan kemampuan pengerasan baja. Selain itu, SKS3 juga mengandung 0,75% W untuk meningkatkan hardenability dan ketangguhan. Baja perkakas paduan rendah digunakan untuk cutting edge, gauge, die, dll.
3.2 Baja perkakas kerja dingin C tinggi dan Cr tinggi
Baja perkakas pengerjaan dingin dengan kadar C tinggi dan Cr tinggi yang paling terkenal adalah SKD11 (seri 1,5C-12Cr-1Mo). Fitur terbesar SKD11 adalah ketahanan ausnya yang baik. Karena kandungan Cr yang tinggi, terdapat karbida Cr kasar (M7C3) pada fase induk, yang meningkatkan ketahanan aus. Kemampuan pengerasan SKD11 bagus, dan bahkan kekerasan inti dapat diperoleh dengan pendinginan udara. Suhu pendinginan SKD11 adalah 1000 ~ 1040 derajat. Ini adalah suhu pendinginan yang umum digunakan pada tungku perlakuan panas vakum. Baja perkakas pengerjaan dingin dengan ketahanan aus yang lebih baik dibandingkan SKD11 adalah SKD1 (seri 2C-12Cr). Kandungan C dan Cr SKD1 lebih banyak dibandingkan SKD11, sehingga jumlah karbida Cr kasar juga lebih banyak, menjadikan SKD1 sebagai baja perkakas dengan ketahanan aus yang tinggi. Karena banyaknya Cr karbida, ketangguhan dan ketahanan lelahnya tidak sebaik SKD11. Karena suhu quenching SKD1 adalah 950 derajat, yang berbeda dengan suhu quenching yang umum digunakan, dan kemampuan pengerasannya buruk, maka harus diquench dengan oli. Jadi SKD1 jarang dipakai.
3.3 8%Cr baja perkakas kerja dingin
Meskipun baja Cr 8% tidak termasuk dalam standar JIS, namun baja ini banyak digunakan. Berdasarkan SKD11, komposisi baja disesuaikan dan komposisi utamanya adalah 1C-8Cr-2Mo. Latar belakang pembuatan 8%Cr adalah pada tahun 1970-an, pemrosesan EDM pada baja die yang dipadamkan dan ditempa sangat umum, namun muncul masalah retakan akibat pemrosesan EDM. Alasan utama terjadinya retakan adalah karena lapisan abnormal tersebut tidak cukup dihilangkan, namun tegangan sisa pendinginan dan ketangguhannya juga tidak mencukupi. Tegangan sisa dapat dihilangkan secara efektif dengan menggunakan temper suhu tinggi. Namun SKD11 setelah perlakuan temper suhu tinggi, tidak mendapatkan kekerasan yang dibutuhkan, dan ketangguhannya kurang baik. Oleh karena itu, berdasarkan SKD11, pengurangan C dan Cr untuk meningkatkan ketangguhan, menambahkan lebih banyak Mo, sehingga baja juga dapat memperoleh kekerasan tinggi 62HRC setelah temper suhu tinggi, sehingga terbentuklah baja Cr 8%. Ketahanan aus 8%Cr tidak sebaik SKD11, tetapi karena kinerja komprehensifnya yang sangat baik, baja ini masih banyak digunakan hingga saat ini, dan merupakan kelas standar baja perkakas pengerjaan dingin yang paralel dengan SKD11. Sejak itu, baja Cr 8% dengan kualitas lebih baik telah dikembangkan.
