淺議我國模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展

黃曉靈+孔龍

摘 要：隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，模具工業(yè)得到了迅速發(fā)展，推動了模具鋼的發(fā)展。模具工業(yè)的高要求，對模具材料的性能和使用壽命等提出了更高的要求。本文主要闡述了我國模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展。

關(guān)鍵詞：模具鋼;模具制造;應(yīng)用;發(fā)展

一、模具鋼的基本類別及性能要求

模具鋼分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。

（一）冷作模具鋼

冷作模具鋼的工作條件和性能要求：冷作模具鋼主要是指冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模、拉深模、拉絲模等所用的鋼。模具工作時溫度不高，工作部分受到很大的壓力、摩擦力、拉力、沖擊力，尤其是模具刃口受到強力的摩擦和擠壓。因此冷作模具鋼較刃具鋼需要更高的耐磨性，更高的強韌性，而且要求淬透性高，熱處理變形應(yīng)盡可能小。

（二）熱作模具鋼

熱作模具用鋼的工作條件和性能要求：熱作模具是指在高溫下對金屬進(jìn)行熱加工的模具，如錘鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和熱沖裁模等。這類模具工作時會反復(fù)受熱和冷卻，大多工作溫度在200～700℃，同時還會在熱態(tài)下受到摩擦沖擊等作用，因此其主要性能要求是：① 良好的綜合力學(xué)性能。這主要在于模具工作時要承受較大載荷，且會受沖擊，對強韌性都有較高要求。② 高的熱疲勞抗力和耐磨性。模具工作時循環(huán)冷卻加熱的應(yīng)力及表面氧化等會引起材料的破壞失效，即熱疲勞失效。③ 淬透性高。這是為了保證模具整體較高的力學(xué)性能;同時還要求熱作模具鋼導(dǎo)熱性好，減少熱應(yīng)力并避免型腔表面溫度過高。

（三）塑料模具鋼

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為熱塑性塑料模和熱固性塑料模兩種。熱固性塑料模一般是在加熱（160～250℃）、加壓條件下進(jìn)行工作的，承受摩擦、一定的沖擊與腐蝕;熱塑性塑料模工作溫度一般在150℃以下溫度下持續(xù)受熱，壓力和摩擦較小。但值得注意的是含有氯、氟的塑料在壓制時常析出有害的氣體，對模腔有較大的腐蝕作用。

塑料模具工作條件對塑料模具鋼的性能要求：模具有足夠強度和韌性;較高的硬度和耐磨性，模面要有一定的表面硬化層，硬度一般在38～55HRC;一定的耐熱性和耐蝕性;良好的切削加工性，保證尺寸精度和表面粗糙度;良好的熱處理工藝性能及表面處理工藝性，工藝簡單，變形小等。

二、我國模具材料應(yīng)用及發(fā)展

近年來，隨著模具工業(yè)的發(fā)展，我國自行開發(fā)了一些新型模具材料，同時在模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)、品種質(zhì)量、工藝裝備、科技開發(fā)及材料應(yīng)用等方面都取得了較大的發(fā)展。

（一）冷作模具鋼應(yīng)用及發(fā)展

低合金冷作模具鋼。常用的有：GrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15V等鋼;新研發(fā)的有：GD（6CrNiMnSiMoV）、CH-1（7CrSiMnMoV）、DS（6CrNiWMoV）等鋼;韌性較高的高碳高合金耐磨冷作模具鋼。常用的有：Cr12、Cr12MoV等鋼;新研發(fā)的有：LD（7Cr7Mo2V2Si）、GM（9Cr6W3Mo2V2） 和ER5（Cr8MoWV3Si）等鋼;基體鋼。65Nb（6Cr4W3Mo2VNb）、012Al（5Cr4Mo3SiMnVAl）、CG2（6Cr4Mo3Ni2WV）、LM1（65W8Cr4VTi） 等鋼;鋼結(jié)硬質(zhì)合金。GT35、R5、D1、T1、TLMW50、GW50、GJW50等鋼。

（二）熱作模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展

為了適應(yīng)壓力加工新工藝、新設(shè)備對模具鋼在強韌性和熱穩(wěn)定性方面更高的要求，我國研制了不少新型熱作模具鋼，主要有以下兩類：

錘鍛模具鋼（又稱高韌性熱作模具鋼）。有3Cr2MoWVNi、45Cr2NiMoVSi、5Cr2NiMoVSi等鋼;熱擠壓模具鋼（又稱高熱強模具鋼）。傳統(tǒng)的有：3Cr2W8V、H13（4Cr5MoSiV1） 等鋼。新型的有：HM1（3Cr3Mo3W2V）、TM（4Cr3Mo2WVMn）、Y4（4Cr3Mo2MnVNbB）、PH（2Cr3Mo2NiVSi）、 6W6Mo5Cr4V、65W8Cr4VTi、5Cr4W5Mo2V、Cr14Ni25Co2V、5Mn15Cr8Ni5Mo3V等鋼。

（三）塑料模具鋼的應(yīng)用及發(fā)展

近年來我國在引進(jìn)國外塑料模具鋼的同時，自行研制和開發(fā)了一批新型塑料模具專用鋼。這類鋼大致可分為六類：

預(yù)硬型塑料模具鋼。常用的有：P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2NiMo） 等鋼;易切削預(yù)硬鋼。常用的有：8Cr2S（8Cr2MnWMoVS）、SM1（Y55CrNiMnMoVS）、5NiSCa（5CrNiMnMoVSCa）等鋼;時效硬化型塑料模具鋼。常用的有：25CrNi3MoAl、PMS（1Ni3Mn2CuAlMo）等鋼;冷擠壓成型塑料模具鋼。常用的有：20、20Cr、12CrNi2、20CrMnTi、U等鋼;非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼。常用的有：3Cr2MnMoVS 和2Mn2CrVTiSCaRE（FT）等鋼;耐蝕型塑料模具鋼。常用的有：3Cr13、4Er13、9Cr18、DCr17Ni4CuNb、PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）等鋼。

三、我國模具材料發(fā)展展望

我國模具鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，模具鋼產(chǎn)量已居世界前列，形成了自己的模具鋼系列，建成了不少先進(jìn)的生產(chǎn)工藝裝備。從20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)陸續(xù)推廣了爐外精煉，電渣重熔等工藝技術(shù)，一些特殊鋼企業(yè)采用新工藝，新技術(shù)生產(chǎn)的某些模具鋼，產(chǎn)品質(zhì)量與國外鋼的質(zhì)量水平相當(dāng)。但是總的看來，我國模具鋼的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量等與先進(jìn)國家相比還存在著很大差距，很多制造大型、精密、長使用壽命模具的鋼材仍需從國外進(jìn)口。因此，我國模具鋼工業(yè)尚需不斷開拓創(chuàng)新，擴大模具鋼的品種規(guī)格！積極推廣應(yīng)用性能較好的通用型模具鋼，并推廣一些性能較好的新型模具鋼，如CrSMo1V、Cr12Mo1V1等，結(jié)合模具工業(yè)的發(fā)展，形成我國新的模具鋼系列，以滿足高性能、長壽命的模具生產(chǎn)的需要，加速發(fā)展步伐，努力提高我國模具技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]程曉宇.工程材料與熱加工技術(shù)，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2012.2.