浅议我国模具钢的应用及发展

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摘 要：随着机械制造业的发展，模具工业得到了迅速发展，推动了模具钢的发展。模具工业的高要求，对模具材料的性能和使用寿命等提出了更高的要求。本文主要阐述了我国模具钢的应用及发展。

关键词：模具钢;模具制造;应用;发展

一、模具钢的基本类别及性能要求

模具钢分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。

（一）冷作模具钢

冷作模具钢的工作条件和性能要求：冷作模具钢主要是指冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉深模、拉丝模等所用的钢。模具工作时温度不高，工作部分受到很大的压力、摩擦力、拉力、冲击力，尤其是模具刃口受到强力的摩擦和挤压。因此冷作模具钢较刃具钢需要更高的耐磨性，更高的强韧性，而且要求淬透性高，热处理变形应尽可能小。

（二）热作模具钢

热作模具用钢的工作条件和性能要求：热作模具是指在高温下对金属进行热加工的模具，如锤锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等。这类模具工作时会反复受热和冷却，大多工作温度在200～700℃，同时还会在热态下受到摩擦冲击等作用，因此其主要性能要求是：① 良好的综合力学性能。这主要在于模具工作时要承受较大载荷，且会受冲击，对强韧性都有较高要求。② 高的热疲劳抗力和耐磨性。模具工作时循环冷却加热的应力及表面氧化等会引起材料的破坏失效，即热疲劳失效。③ 淬透性高。这是为了保证模具整体较高的力学性能;同时还要求热作模具钢导热性好，减少热应力并避免型腔表面温度过高。

（三）塑料模具钢

塑料模具是用于制造塑料制品的模具。按塑料原材料性能和成型方法分为热塑性塑料模和热固性塑料模两种。热固性塑料模一般是在加热（160～250℃）、加压条件下进行工作的，承受摩擦、一定的冲击与腐蚀;热塑性塑料模工作温度一般在150℃以下温度下持续受热，压力和摩擦较小。但值得注意的是含有氯、氟的塑料在压制时常析出有害的气体，对模腔有较大的腐蚀作用。

塑料模具工作条件对塑料模具钢的性能要求：模具有足够强度和韧性;较高的硬度和耐磨性，模面要有一定的表面硬化层，硬度一般在38～55HRC;一定的耐热性和耐蚀性;良好的切削加工性，保证尺寸精度和表面粗糙度;良好的热处理工艺性能及表面处理工艺性，工艺简单，变形小等。

二、我国模具材料应用及发展

近年来，随着模具工业的发展，我国自行开发了一些新型模具材料，同时在模具钢的生产技术、品种质量、工艺装备、科技开发及材料应用等方面都取得了较大的发展。

（一）冷作模具钢应用及发展

低合金冷作模具钢。常用的有：GrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15V等钢;新研发的有：GD（6CrNiMnSiMoV）、CH-1（7CrSiMnMoV）、DS（6CrNiWMoV）等钢;韧性较高的高碳高合金耐磨冷作模具钢。常用的有：Cr12、Cr12MoV等钢;新研发的有：LD（7Cr7Mo2V2Si）、GM（9Cr6W3Mo2V2） 和ER5（Cr8MoWV3Si）等钢;基体钢。65Nb（6Cr4W3Mo2VNb）、012Al（5Cr4Mo3SiMnVAl）、CG2（6Cr4Mo3Ni2WV）、LM1（65W8Cr4VTi） 等钢;钢结硬质合金。GT35、R5、D1、T1、TLMW50、GW50、GJW50等钢。

（二）热作模具钢的应用及发展

为了适应压力加工新工艺、新设备对模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要求，我国研制了不少新型热作模具钢，主要有以下两类：

锤锻模具钢（又称高韧性热作模具钢）。有3Cr2MoWVNi、45Cr2NiMoVSi、5Cr2NiMoVSi等钢;热挤压模具钢（又称高热强模具钢）。传统的有：3Cr2W8V、H13（4Cr5MoSiV1） 等钢。新型的有：HM1（3Cr3Mo3W2V）、TM（4Cr3Mo2WVMn）、Y4（4Cr3Mo2MnVNbB）、PH（2Cr3Mo2NiVSi）、 6W6Mo5Cr4V、65W8Cr4VTi、5Cr4W5Mo2V、Cr14Ni25Co2V、5Mn15Cr8Ni5Mo3V等钢。

（三）塑料模具钢的应用及发展

近年来我国在引进国外塑料模具钢的同时，自行研制和开发了一批新型塑料模具专用钢。这类钢大致可分为六类：

预硬型塑料模具钢。常用的有：P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2NiMo） 等钢;易切削预硬钢。常用的有：8Cr2S（8Cr2MnWMoVS）、SM1（Y55CrNiMnMoVS）、5NiSCa（5CrNiMnMoVSCa）等钢;时效硬化型塑料模具钢。常用的有：25CrNi3MoAl、PMS（1Ni3Mn2CuAlMo）等钢;冷挤压成型塑料模具钢。常用的有：20、20Cr、12CrNi2、20CrMnTi、U等钢;非调质塑料模具钢。常用的有：3Cr2MnMoVS 和2Mn2CrVTiSCaRE（FT）等钢;耐蚀型塑料模具钢。常用的有：3Cr13、4Er13、9Cr18、DCr17Ni4CuNb、PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）等钢。

三、我国模具材料发展展望

我国模具钢生产技术的发展十分迅速，模具钢产量已居世界前列，形成了自己的模具钢系列，建成了不少先进的生产工艺装备。从20世纪70年代以来，国内陆续推广了炉外精炼，电渣重熔等工艺技术，一些特殊钢企业采用新工艺，新技术生产的某些模具钢，产品质量与国外钢的质量水平相当。但是总的看来，我国模具钢的生产技术和产品质量等与先进国家相比还存在着很大差距，很多制造大型、精密、长使用寿命模具的钢材仍需从国外进口。因此，我国模具钢工业尚需不断开拓创新，扩大模具钢的品种规格！积极推广应用性能较好的通用型模具钢，并推广一些性能较好的新型模具钢，如CrSMo1V、Cr12Mo1V1等，结合模具工业的发展，形成我国新的模具钢系列，以满足高性能、长寿命的模具生产的需要，加速发展步伐，努力提高我国模具技术水平。

参考文献：

[1]程晓宇.工程材料与热加工技术，西安：西安电子科技大学出版社，2012.2.