模具钢的材料属性及要求

一.钢材的定义

钢是指含碳量为0.0218％-2.铁碳合金的11%。在普通钢材中加入Cr、Mo、V、Ni当合金成分得到合金钢时，我们的模具钢属于合金钢。

改变钢材性能的方法主要有三个：

1.合金成分

（1）碳：C

功能：提高淬火组织硬度，形成碳化物，提高耐磨性，降低韧性，降低可焊性。

（2）铬：Cr

功能：提高钢的硬度，形成硬、稳定的碳化铬，提高钢的淬透性；当Cr当含量超过12%时，具有耐腐蚀性和良好的抛光性。

（3）钼：Mo

作用：Mo是提高耐磨性的强碳化物形成元素；Mo>0.5%能抑制其他合金元素引起的回火脆性；提供红硬度和热强度；提高淬透性和回火稳定性。

（4）钒：V

功能：可形成高硬度碳化物，提高耐磨性；细化钢颗粒，降低过热敏感性；提高钢的强度、韧性和回火稳定性。

（5）镍：Ni

功能：能提高钢的淬透性；能细化晶粒。

（6）硫：S

常以MnS形式存在于钢中，分裂基体的连续性，恶化材料的韧性、耐腐蚀性、抛光性、放电加工性和腐蚀性，可提高材料的切割能力。

2.冶炼工艺

(1)电渣重熔（ESR）

将粗钢坯放入电渣炉中，进入强电流，使电炉产生高温，使粗钢坯熔化成钢水，钢水流过电渣，杂质被电渣过滤吸附，达到纯化效果。整体重熔速度很快，但一些非常小的杂质并没有被去除。

(2)真空电弧重熔（VAR）

在真空炉中，通过强电流进入钢胚，钢胚底部开始熔化，杂质蒸发成气体，提高钢的纯度，一滴一滴凝固，凝固速度非常快，组织变得非常致密。其特点是杂质完全去除，但整体重熔速度较慢。

3.热处理

钢材的热处理，它是指通过控制钢的加热温度、保温时间和冷却速度

主要的热处理工艺有：退火、淬火、回火。

二.模具钢按用途分类

1.冷作模具钢

冷模具钢主要用于制造冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具、粉末压制模具等。冷模具钢的范围很广，从各种碳工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

2.热作模具钢

热模钢主要用于制造高温工件的压力加工模具，如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热锻模具等。常用的热模钢包括：中高碳含量的添加Cr、W、Mo、V合金模具钢等合金元素；对热作模具钢的特殊要求，有时采用高合金奥氏体耐热模具钢。

3.塑料模具钢

由于塑料品种繁多，塑料产品的要求也非常不同，塑料模具材料的制造也提出了不同的性能要求。因此，许多工业发达**已经形成了广泛的塑料模具钢系列。包括碳结构钢、渗碳塑料模具钢、预硬塑料模具钢、及时硬化塑料模具钢、耐腐蚀塑料模具钢、易切割塑料模具钢、整体硬化塑料模具钢、马氏体及时性钢、镜面抛光塑料模具钢等。

三.模具对钢材的要求

根据使用寿命长度分为五级，对钢材的要求：

一般来说，模具根据使用寿命的长度分为五百万次以上，二级在50万-100万次，三级在30万-50万次，四级在10万-30万次，五级在十万次以下。

一级和二级模具需要热处理和硬度HRC50左右的钢材，否则容易磨损，注塑产品容易超差。因此，所选钢材不仅要有良好的热处理性能，还要有良好的高硬度切割性能。当然，还有其他考虑因素。

瑞典通常选择8407，S136，美国的420、H13，欧洲2316、2344、083，或日本SKD61、DC53（原为五金模材料，特殊情况下使用）。有强腐蚀性的塑胶一般选S136、2316、420等钢材，除了弱腐蚀性S除136、2316、420外，还有SKD61、NAK80、PAK90、718M。

产品的外观要求对模具材料的选择也有很大的影响。透明部件和表面需要抛镜产品，可选材料包括S136、2316、718S、NAK80、PAK90、420极高的90、420模具S136，其次是420。

三级模具预硬料多，牌号多S136H、2316H、718H、083H，硬度HB270-340。

四五级模具P20、718、738、618、2311、2711，也可用于要求极低的模具S50C、45#钢，即直接在模胚上做型腔。

(来源:华南理工大学研究生吴茜提交抚顺特钢华南技术服务站2016-05-13)

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