簡介

模具鋼大致可分為：冷軋模具鋼、熱軋模具鋼和塑料模具鋼三類，用于鍛造、沖壓、切型、壓鑄等。由于各種模具用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對模具用鋼，按其所制造模具的工作條件，應(yīng)具有高的硬度、強度、耐磨性，足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。由于這類用途不同，工作條件復(fù)雜，因此對模具用鋼的性能要求也不同。

冷軋模具包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具用鋼，按其所制造具的工作條件，應(yīng)具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用于這類用途的合金工具用鋼一般屬于高碳合金鋼，碳質(zhì)量分數(shù)在0.80%以上，鉻是這類鋼的重要合金元素，其質(zhì)量分數(shù)通常不大于5%。但對于一些耐磨性要求很高，淬火后變形很小模具用鋼，最高鉻質(zhì)量分數(shù)可達13%，并且為了形成大量碳化物，鋼中碳質(zhì)量分數(shù)也很高，最高可達2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高，其組織大部分屬于過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。

熱軋模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型，包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應(yīng)力外，還要承受反復(fù)受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應(yīng)力。熱作模具鋼除應(yīng)具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應(yīng)具有良好的高溫強度、熱疲勞穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個截面具有一致的力學(xué)性能。對于壓鑄模用鋼，還應(yīng)具有表面層經(jīng)反復(fù)受熱和冷卻不產(chǎn)生裂紋，以及經(jīng)受液

態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬于中碳合金鋼，碳質(zhì)量分數(shù)在0.30%~0.60%，屬于亞共析鋼，也有一部分鋼由于加入較多的合金元素（如鎢、鉬、釩等）而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。

塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性和耐蝕性等性能。此外，還要求具有良好的工藝性，如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導(dǎo)熱性好和工作條件尺寸和形狀穩(wěn)定等。一般情況下，注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼；熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。

2分類

美國按模具服役條件將模具鋼分為四大類，美國金屬學(xué)會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、塑膠模具鋼等四大類[1] 。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑

料模具鋼2小類，塑膠模具鋼5小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素：

◆ 尺寸大小和形狀的復(fù)雜性，

◆ 被加工的材料，

◆ 耐久性要求或設(shè)計壽命。

冷作模具鋼

（1）分為五組：W組、O組、A組、D組、S組。

◆ W組即水淬模具鋼，有11個鋼種，7個碳素模具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。

◆ O組即油淬冷作模具鋼（俗稱油鋼），有4個鋼種，含碳量在0.85%-1.55%，

◆ A組即空淬中合金冷作模具鋼，有9個鋼種，含碳量從0.5%-2.25%。

◆ D組即高碳高鉻冷作模具鋼，有7個鋼種，含碳量0.9%-2.5%。

◆ S組即耐沖擊工具鋼，有7個鋼種，含碳量0.4%-0.6%。

用于冷作模具還有高速鋼（HSS組）和超高速鋼（SHSS組），鈷基硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（HA組），粉末鋼和工程陶瓷（PIM組），碳鎢工具鋼（F組），特殊用途工具鋼（L組）。

（2）冷軋模具鋼的選用

冷軋模具鋼的主系列是高硬冷作類，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60- 62，主要用S類和部份A類和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合材料。

高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應(yīng)用迅速增長。主要是有高的"抗壓強度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。

粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命，硬度不大高HRC60-62，應(yīng)用相當(dāng)多。

碳素工具鋼在壽命10萬件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應(yīng)用范圍。

熱軋模具鋼

美國熱軋模具鋼分二大類：熱軋模具鋼，和超級熱強合金。

熱軋模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。

按熱強性排列的主系列進行選材:

低合金調(diào)質(zhì)模具鋼（6G，6F2，6F3）→中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13）→鎢熱作模具鋼（H21，H22）。

非標準的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時，可以選擇6H1，6H2。

當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時，可以選擇D2，D4→M2，M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急

塑料模具鋼

美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家，以P來表示為主，共分為五類。

◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長。芯部超低碳可使淬火時變形量最小。

◆調(diào)質(zhì)型塑料模具：P20，P21。塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時使用。

◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點是：

（1）基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時的熱強性好。

（2）含鉻較高，大氣腐蝕性好。

（3）淬透性極好，適用于大模塊。

◆不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模，主要鋼號有420，414L，440，416。

◆時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。

塑料模具鋼的選用

薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬件時，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強時用414L。

高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時，可用O1，S7。腐蝕性較強時用420。

非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強用420。

高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。

塑膠模具鋼

塑膠模具鋼分預(yù)硬普通塑膠模具鋼,預(yù)硬優(yōu)質(zhì)塑膠模具鋼,預(yù)硬高硬度塑膠模具鋼,預(yù)硬抗腐鏡面塑膠模具鋼,抗腐鏡面塑膠模具鋼5小類

塑膠模具鋼質(zhì)量等級分配

模具類別以美國SPI-SPE 為標準分下列各類.

一. 101 類模(SPI-SPE 標準1,000,000 啤或以上,長期精密生產(chǎn)模)

1.需要詳細模具結(jié)構(gòu)圖.

2.模胚材料硬度最低為 280BN.(DME #2 鋼 / 4140 鋼)

3.有膠位的內(nèi)模件鋼材一定要見硬至 48~50HRC.其余零件如行位,壓鎖,壓條等亦應(yīng)為硬件.

4.頂針板要有導(dǎo)柱.

5.行位要有硬片.

6.如有需求的話,上模,下模及行位要有溫度控制.

7.所有運水道,建議采用無電浸鎳或用420 不銹鋼做模板.這樣可防止生銹及清理垃圾.

8.需要直身鎖或斜鎖.

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