第十一届中国国际模具展览会先进模具制造技术研讨会论文集国内外模具钢现状及发展趋势马党参、陈在志（钢铁研究总院北京100081）摘要：分为塑料模具钢、冷作模具钢《模具钢与热作模具钢》系统介绍了国内外模具钢的现状和发展趋势，指出了近年来国内外模具钢新材料的发展以及提高模具钢质量和性能的措施。 关键词：塑料模具钢； 冷作模具钢； 热作模具钢。 随着机械制造业的发展，模具工业也迅速获得了这些钢种。 我国GB/T1299.2000中仅有两项钢速发展，促进了模具钢的发展。 模具行业的知名人物。 塑料模具用钢根据其化学成分、热处理和使用要求分为以下几类。 它对模具材料的性能和使用寿命提出了更高的性能和其他特性。 要求。 因此，世界各国模具钢生产企业及研发1.1非合金塑料模具钢机构不断开发新型模具钢材料，采用新的生产工艺，主要针对制造要求不高、生产批量较小的通用工艺。 适应模具行业的发展。 世界各国工具钢塑料模具钢一般采用中碳结构钢，如$50C。 生产标准，如美国的ASTMA681、日本的$55C等，均采用JIS4404在退火状态、轧制状态或正火状态下制造。 ，英国BS4659，前苏联rOCT5950，采用。 但近年来，为了提高模切性能，制定了德国的DIN17350和我国的GBl299，但均未列入模切钢种。

工具钢作为一个单独的系列列入合金钢中，但随着模具1.2预硬塑料模具钢的迅速发展，各国各大模具钢制造商均大量使用该类塑料模具钢。 一般已形成自己的模具钢标准系列。 碳合金结构钢一般在冶金厂加工。 国际上习惯上将模具钢按其用途分为三类（按HRC2840规定，在预硬状态下交货，用户可直接按照模具材料的使用条件）： 冷作模具钢及热作模具加工。 一般为美国P20（3Cr2Mo）钢的基础钢和塑料模具钢。 下面以塑料模具钢和热作模具为主介绍模具钢品种的发展情况。 该钢是应用最广泛的预硬塑料钢和冷作模具钢。 1、塑料模具钢添加合金元素Ni，比P20钢具有更高的淬透性。 随着塑料应用范围的扩大和种类的增加，塑性和大截面模块在热处理后仍保持较高的硬度均匀性。 材料产品的多样化和模具加工技术的快速发展也对塑料模具的质量提出了更高的要求。 塑料模具钢的品种也在不断扩大，质量水平也在不断提高，用量占模具精度的高低。 其基本化学成分见表1。占工具钢总量的50%以上。 2004年，为改善切削性能，我国塑料模具钢中添加易切削元素，易切削产量达31.4万吨。 因此，在国外开发的预硬塑料模具钢和易切削塑料的切削加工中占有非常重要的地位。

日本的塑料模具钢，无论生产的模具钢主要是S系列还是S-Se系列，无论是产量还是质量水平都占据领先地位。 主营日本模具Ca加工。 例如，日立金属的HPM2和大同特钢的工具钢生产公司都有自己的塑料模具钢钢系列PDS5。 我国已开发出一些含硫易切削预硬塑料柱。 例如，日立金属的塑料模具钢包括16个钢种，大同特殊钢有限公司有14个钢种，日本高频钢等工业公司有14个钢种。 奥地利公司BOHLER近年来有12个钢种用于预硬塑料模具。 UDDEHOLM 有 10 个钢种。 美国钢，该钢采用合理的化学成分配比，不经过ASTM-A681.87规定的典型塑料模具钢（P调质处理，锻轧后空冷即可达到预硬，能-节约系列）钢号为7，但从企业资源和生产成本来看主要生产模具钢，有利于环保，缩短生产周期。 Crucible公司和Carpenter科技公司的应用前景远不止良好。 9 第十一届中国国际模具展览会先进模具制造技术研讨会论文集 表 l 预硬塑料模具钢 P20、718 钢化学成分（vvt%） 1.3 时效硬化塑料模具钢 此类钢一般含碳量较高低，添加一定量，韧性好，镜面加工性能好。 但由于该类钢一般由Ni、Al、Ti、Mo、Cu等元素组成，在热处理时采用特殊的冶炼工艺，含有较多的贵重合金元素。 通过时效处理，金属间化合物析出，提高了模具的硬度。 成本高，使用范围有限。

目前国内外普遍应用已升至HRC40以上。 时效处理变形小，可添加较多的钢种为10Ni3MnCuAl钢。 其基本成分与时效处理后的日本钢相同。 例如大同特钢公司大同特钢的NAK80相当于。 该钢一般采用850-NAK55、NAKS0、BOHLER的M261、日立金属900。经C淬火固溶处理后，510℃空冷回火，硬HPMl、HPM50等。此类钢含有相当量的Ni、Cr、Mn元素并具有良好的奥氏体稳定性。 在1017MPa时，面积收缩率为15.4%，伸长率为55.1%。 时效过程中，由于基体中弥散、析出的Ni3Al和丰富的Cu，具有良好的综合力学性能。 主要沉淀硬化塑性相得到强化。 另一种高合金马氏体时效钢是材料模具钢。 化学成分见表2。由18Ni、大同特殊钢等高强度钢发展而来，表2国内外一些时效硬化塑料模具钢的化学成分Ⅰ。 %）1.4耐腐蚀塑料模具钢比较落后，主要采用2-4Crl3，近年来推出，用于制造高腐蚀性塑料成型模具（如poly3Crl7Mo，其耐腐蚀性能比4Crl3更好，研究氯乙烯和阻燃塑料）要求此类钢材具有一定的硬度。 5Crl7MoV钢具有良好的综合性能。 1.5整体淬火高硬度塑料模具具有较高的刚性、强度和耐磨性。

一般采用13%-18%Cr马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。 根据复合增强塑料压制模具含碳量要求较高，可分为低碳镍铬耐腐蚀钢（代表钢的耐磨性），多采用整体硬化塑料模具钢。 一般有冷作模具钢1Crl7Ni2)、中碳高铬型耐腐蚀钢(代表钢种模具钢(如SKDll、SKDl2等)和热作模具钢4Crl3型)、高碳高铬型耐腐蚀钢(代表钢种但近年来，为了提高韧性和9Crl8Mo)o，国外主要模具钢制造商通过提高回火稳定性、组织均匀性和切削加工性，开发了一些国外类似的新钢种表现。 例如BOHLER的M300和各大模具钢生产公司开发了一些新的钢种，如日本的M310、M314等钢种，美国CRUCIBLE公司TOOLING的420MOD，UDDEHOLMAB的特殊钢PD613、DH2F等钢种。 STAVEX 等人。 各类耐腐蚀塑料模具钢的化学成分见1.6其他类型塑钢表3。 与其他类型的塑料模具钢相比，除上述类型的塑料模具钢外，我国还有第十一届中国国际模具展览会先进模具制造技术研讨会无磁塑料模具钢及优质模具钢10种论文集塑料模具钢。 可焊接塑料模具钢等类型。 制成一些无磁钢，也可用作热作模具钢。

高度可焊接的无磁模具钢。 为了压制磁性塑料制品，国外开发的塑料模具钢一般采用非磁性模具钢，需要采用堆焊技术修复一些添加钒的高锰奥氏体组织。 材料方面，为了简化焊接工艺，国外一些国家开发了一些具有特殊沉淀硬化作用的VC，可以使钢的硬度达到所用钢种的硬度。 焊前无需预热，焊后无需后热，特别是HRC40以上。 如日立金属的HPM75。 我国也在研究日本和大同特钢公司开发的PXZ、PX5钢。 表3 国内外部分耐腐蚀塑料模具钢主要化学成分（30%）。 SKHMO系列高速钢有9个，共24个钢种。 2.我国冷作模具钢 冷作模具钢主要用于冲压、落料、成型、弯曲等用钢类型，形成了比较齐全的系列。 弯曲、冷挤压、冷拔、粉末冶金模具等，根据加工工艺、加工材料和模具要求，要求具有高硬度、高耐磨性和足够的韧性。 一般分为两类：通过改变，原来的基本系列不能满足需要的、日本钢厂使用的类型和特殊类型。 例如，美国的通用冷作模具和欧洲的主要工模具钢制造商都开发了专用钢，通常包括01、A2、D2、D3四种钢种。 各国冷作模具钢已逐渐形成各自的通用冷作合金模具钢钢级比较，见表4。Et系列这些冷作模具钢的发展，也是冷作模具钢的发展方向模具钢。 冷作模具钢的JIS标准中，可用作冷作模具钢的主要是SK系列。

包括SK系列碳素工具钢、合金工具钢SKD系列8种，表4国外通用冷作模具钢标准钢号对比2.1低合金空淬冷作模具钢ACD37、大同特钢公司的G04、爱智钢业公司的G04随着热处理技术的发展，特别是真空淬火技术在模具行业的广泛应用，为了减少淬火变形，在℃回火后可以保持一定量的残余奥氏体，这比那些是国内外开发的。 一些低合金空淬微变形钢具有良好的强度、韧性和尺寸稳定性，可用于制造易产生崩角、要求淬透性好、热处理变形小、抗裂韧性强的冷冲压模具。 使用寿命长[2]。 此类钢性能优良，具有一定的耐磨性。 标准高合金冷钢的主要化学成分如表5所示。虽然该模具钢（如D2、A2）淬透性较好，但2.2火焰淬火模具钢的合金含量较高，成本昂贵。 因此，国内外开发了一些低合金材料，以缩短模具制造周期、简化热处理工艺、节省微变形钢。 这类钢一般含有改善淬火性的合金元素| 生产并降低模具制造成本。 日本开发了一些火生Cr、Mn合金元素，合金元素总含量一般为700。C时，一般模具钢的强度急剧下降。 为了满足工作温度>700℃。 模具在C点的抗拉强度应>600MPa。 但该类钢材的导热系数较高，国外已开发出一些新型热作模具材料。 性能差的，热膨胀系数大，热疲劳性能差。

700--800。 C模具已开发CrMn系列和NiCrMn15。 第十一届中国国际模具展览会先进模具制造技术研讨会论文集。 当工作温度>800CC时，一般采用铁基或镍基。 一般固溶温度为1170-1170℃。 1180℃。 固溶处理后的组织为奥氏体和少量碳化物，是固溶体型高温合金。 近年来，由于超塑性恒温成型技术的发展，一些高温合金的超塑性温度高达1100℃，处理后的硬度约为20--22HRC。 常用的时效温度一般为650.700℃，时效后硬度可达47HRC℃。 日立金属开发了一种名为“Nimowal”的镍合金，可用于高温热作模具和磁性材料冲压基合金。 表13列出了一些奥氏体热作模具钢的模具，它们具有较高的耐磨性。 学术成分。 表13 部分奥氏体热作模具钢的化学成分（wt%J 3.5马氏体时效钢） 近二十年来，国外许多特钢厂采用了不同的工艺。 通过马氏体的强化机制，可在750oC下进行加工。高温加工行业致力于开发具有高各向同性性能的模具钢，并在各种条件下保持相当的红硬性，其特点是添加了一些微量的商业牌号碳。 为获得具有高各向同性性能的模具钢，含18-25%Ni，后添加Al、Ti、Co、Mo等元素。 美国必须保证钢材组织和成分的均匀性； Lokomo公司和CRUCIBLE公司等开发的此类分散退火、超细晶粒处理和软化处理的高温膨胀，对于生产类似于18Ni的钢有重要意义。

Thyrothrm2799是一种新型马工艺，旨在消除钢中的初生碳化物，改善偏晶时效钢（Nil2M08C08Ti）。 具有较高的热稳定性，使二次碳化物呈球状均匀分布在铁素体中。 矩阵定性，BOHLER的W700也属于这一类。 ，从而显着提高钢材的横向冲击韧性。 在冶炼方面另外还有高温耐腐蚀模具钢，如大同特殊钢热加工等，也必须采取一些相应的措施。 高度开发DH42、日立金属开发YHD45等； 粉末各向同性模具钢的横向冲击韧性可达德国X40CrMoV51等纵向冶金耐热模具钢的80%～98%，有效提高模具的耐用度。 使用寿命。 X5NiCrTi2625、美国VASCO MA等。 5 结论 4 模具钢质量和性能先进。 总体来说，近年来，模具钢的品种发展很快。 4.1高纯度模具钢已逐步形成塑料模具钢、冷作模具钢和热作模具钢。 将纯净度提高到一定水平，不仅可以完善模具钢系列，不断开发与钢原有性能相同的高性能先进材料，而且可以赋予钢新的性能。 在日本，重点是通用和专用模具钢的结合。 大同特钢重点将SKD61钢的硫、磷含量从0.03%提高到0.03%，生产成本效益合理。 0l%以下，冲击韧性提高一倍以上； 针对日用优质高性能模具钢，不断适应模具行业的法力金属公司将SKD61钢中磷含量从0.03%降低到满足发展需要。 其次，粉末冶金行业模具钢海外发展已达0.001%，钢材冲击韧性由40J/cm2提高到130%。 我国也应该加强这方面的发展。

焦耳/平方厘米； 德国蒂森克虏伯公司将2344（H13）电渣中磷含量降低至≤0.003%，并细化晶粒，显着提高了钢的疲劳性能。 降低钢中的氧含量还可以显着提高钢的参考指标：韧性。 国外一些特钢厂对模具钢的氧含量进行了规定[1]徐进，江先社，陈再智，等。模具钢【M】． 北京：冶炼至≤15×10-6。 提高模具钢的纯净度可以降低钢铁金属工业出版社，1998。夹杂物的含量可以有效提高钢材的抛光性能[2]徐进。 日本模具钢发展概况[J]． 特殊钢，18（6）。 并提高表面粗糙度，特别适用于高档塑料模具钢[3]林惠国，等。 模具材料应用手册【M】． 北京：力学最重要。 因此，日本三洋特殊钢株式会社规定，高纯工业出版社，2004年。模具钢中[O]≤10×10～，[s]S≤50×10～。 【4】吴元昌. 近年来国外粉末冶金工具钢的进展[J]. 粉末4.2高各向同性性能模具钢冶金工业，2004（4）。 大多数模具都受到多向力的作用，因此提高了钢材的各向同性力[5]崔坤。 我国模具钢现状[J]. 机械工程材料，25(1)。 性能，提高钢材的横向韧性和塑性，并使其与纵向性能一致[6]冯小增，等。 提高模具寿命指南——材料选择与热处理[M]. 如果能接近它，就可以大大增加模具的使用寿命。 北京附近：机械工业出版社，1994.16