模具钢具体分类及其详细介绍.pdf
引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品1模具钢模具钢具体具体分类及分类及其其详细介绍详细介绍1.11.11.11.1 冷作模具钢冷作模具钢目前我国常用的冷作模具钢仍多是碳素工具钢（T7A、T8A、T10A、T12A）、低合金工具钢 CrWMn、高碳高铬钢 Cr12、Cr12MoV、高速钢 W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 等传统的典型钢种，不过也引进。研制了多种新的钢种以适应不断提高的要求。（一）碳素工具钢（一）碳素工具钢（一）碳素工具钢（一）碳素工具钢T7A 为高韧性碳素工具钢，其强度及韧性都较高，适合制作易脆断的小型模具或承受冲击载荷较大的模具；T10A 是最常用的钢材，是性能较好的代表性碳素工具钢，耐磨性也较高，经适当热处理可得到较高强度和一定韧性，合适制作要求耐磨性较高而承受冲击载荷较小的模具。T8A 淬透性、韧性等均优耐磨性也较高，适合制作小型拉伸、挤压模。引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品2（二）低合金工具钢（二）低合金工具钢（二）低合金工具钢（二）低合金工具钢低合金工具钢，是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。这样可以降低淬火冷却速度，减少热应力和组织应力，减少淬火变形及开裂倾向，钢的淬透性也明显提高。用于制造模具的低合金钢有 CrWMn、9Mn2V、9SiCr、9CrWMn、9Mn2、7CrSiMnMoV(代号 CH-1)、6CrNiMnSiMoV(代号 GD)等。CrWMn 钢具有较好的淬透性，淬火变形小，但是其耐磨性、强韧性、变形要求等仍不能满足形状复杂的冷作模具的需要。（三）高碳高铬冷作模具钢（三）高碳高铬冷作模具钢（三）高碳高铬冷作模具钢（三）高碳高铬冷作模具钢高碳高铬冷作模具钢包括 Cr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号 D2）具有高硬度、高强度、高耐磨性、易淬透、稳定性高、抗压强度高及淬火变形小等优点。高碳高铬钢经锻造后的毛坯硬度较高（大约在 550HB 左右）内应力较大，必须进行退火处理。高碳高铬钢在回火过程中，会出现马氏体分解、碳化物聚集和残余奥氏体的转变。工业生产中，常采用 23 次回火，以改善前次回火残余奥氏体转变为初生马氏体的韧性，从而提高钢的韧性。Cr12型钢强度和耐磨性较高，但其碳化物不均匀性比较严重，使用中脆断倾向很大，韧性较低。综合力学性能要求更高的模具，常用的替代钢种是高速钢。（四）高速钢（四）高速钢（四）高速钢（四）高速钢高速钢具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性，采用低温淬火、快速加热等工艺措施，可以有效地改善其韧性。因此，高速钢越来越多地应用于要求重载荷、高寿命的冷作模具。高速钢合金元素含量高，价格贵，工艺性能不佳，脆性较大，使其应用受到一定限制。钨钼系高速钢，因其含碳化物分布较均匀，颗粒细小，W6Mo5Cr4V2 钢的韧性优于 W18Cr4V 钢，故应用比较广泛。高强韧性降碳减钒的高速钢 6W6Mo5Cr4V，由于适当地减少了碳与钒的含量，其抗弯强度与塑性、冲击韧性等都显著提高，而硬度与二次硬化能力都得以保持。引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品3（五）基体钢（五）基体钢（五）基体钢（五）基体钢基体钢是指具有高速钢正常淬火后基本成分的钢，这类钢的碳质量分数一般为 0.5%左右，合金元素分数在 1020范围内，由于这类钢淬火后过剩碳化物数量少、细小均匀，使其在具有一定耐磨性和硬度的前提下，抗弯强度和韧性得到显著改善。模具中常用的基体钢有 6Cr4W3Mo2VNb（代号 65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号 LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）(请参阅 http:/ 012Al 基体钢冷冲模，可显著提高使用寿命。（六）其他（六）其他（六）其他（六）其他微变形空淬钢,这类钢有较高的淬透性，可用冷却速度缓和的淬火介质，从而减少了淬火应力，降低了变形开裂倾向，在淬火时可通过调节残余奥氏体的比例，达到微变形。这类引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品4钢号主要有GD钢等。7CrNinSioV钢(GD)的特点是强韧性较好，工艺性能好，可代替CrWMn、WCr12 型钢制冷作模具，解决模具早期崩刃或断裂。硬质合金，具有高的硬度、高的抗压强度和高的耐磨性，所以用其制作的模具坚固耐用，使用寿命比一般钢制冲模高 30100 倍，且制品表面质量好，故适用于大批量生产，主要用来制作多工位级进模，大直径拉深凹模镶块。缺点是脆性大，加工困难，不能锻造及热处理，且成本高，致使其应用受限制。详情请参阅：华夏不锈钢网 http:/ WC 为硬质相的钢结硬质合金，又简称 DT 合金，还具有较好的抗热裂能力，不易出现崩刃、淬裂等，是较理想的模具材料之一。1.21.21.21.2 热作模具钢热作模具钢热作模具钢主要用于制造高温状态下进行压力加工的模具，如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦模具等。随锻压机械能力的加大、加工件形状的复杂化，尤其是被加工材料加工难度的增大，如加工钛合金、高合金钢、不锈钢和耐热钢，模具趋向大型化、高性能。对热作模具用钢性能的要求也越来越高，传统的热作模具钢 5CrNiMo 和 5CrMnMo 钢由于热强性、热稳定性较低、易龟裂和塌陷，使用寿命短。3Cr2W8V 钢由于钨含量高、热振性较差、易热疲劳，导致龟裂等缺陷。近年来，一些具有较高的热强性、高的热疲劳性和良好的韧性的新型热作模具钢相继问世。（一）低耐热高韧性热作模具钢（一）低耐热高韧性热作模具钢（一）低耐热高韧性热作模具钢（一）低耐热高韧性热作模具钢低耐热高韧性热作模具钢主要用于生产承受很大冲击载荷的锤锻模、平锻机锻模、大型压力机锻模等，是在高温下通过冲击加压强迫金属成形的模具，锻模型腔与炽热的工件表面会产生剧烈摩擦。因此要求钢冲击韧度好、淬透性高、导热性能好、有较高的热疲劳能力，同时还应具有好的耐热性、抗氧化性和加工工艺性。低耐热高韧性热作模具钢包括5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoV、45Cr2NiMoVSi 等。引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品5（二）中耐热韧性热作模具钢（二）中耐热韧性热作模具钢（二）中耐热韧性热作模具钢（二）中耐热韧性热作模具钢中等耐热性韧性钢，主要有 5%的铬型热作模具钢和铬钼系热作模具钢，含有较多的铬、钼、钒等碳化物元素，其韧性和耐热性介于高韧性及高强性热作模具钢之间，我国从上世纪60 年代开始引进开发这类钢号，用量逐渐扩大，现已成为主要的热作模具钢。中耐热韧性热作模具钢主要包括 4Cr5MoSiV（H11）、4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5W2SiV、3Cr3Mo3W2V（HM1）、25Cr3Mo3VNb（HM3）、2Cr3Mo2NiVSi（PH）、瑞典一胜百 ASSAB8407(UDDEHOLMORVARSUPREME)、日本大同模具钢 DAIDO DHA1、DH31-S、日本日立 HITACHI DAC、德国葛利兹 1.2344、1.2343、1.2367 等。H13 热作模具钢是首钢特殊钢公司根据美国标准钢号 H13 开发的，是一种使用温度在 600以下的中碳中铬热作模具钢。H13 既具有 3Cr2W8V 钢的高温性能，又具有 5CrMnMo 钢高韧性的特点,也一般热作模具钢要求的较高的热硬性、热强性、抗回火稳定性、耐磨性、抗冷热疲劳性等。现已在锤锻模、挤压模、压铸模、模锻模等模具领域中得到广泛应用。更多详情登陆 http:/ 3Cr2W8V（H21）、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl、4Cr3MoW4VNb、6Cr4Mo3Ni2WV、4Cr3Mo2NiVNbB 等。这类模具钢的钨、钼含量比较高，比前两类热作模具钢在高温下具有更高的强度、硬度和耐磨性、组织稳定性好，但其韧性和抗热疲劳性不及低耐热高韧性热作模具钢（可登陆查询华夏模具网）。3Cr2W8V（H21）钢拥有高的热强度和热稳定性，好的铸造性，锻造性和切削性能，并且热处理简单。在我国，3Cr2W8V 钢应用很广泛，用于生产各种热作模具，如热压模，热挤出模和非铁合金压铸模。虽然在其他国家它已基本被取代，但是在我国钨系热作模具中应用仍十分广泛。引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品6（四）特殊用途的热作模具钢（四）特殊用途的热作模具钢（四）特殊用途的热作模具钢（四）特殊用途的热作模具钢奥氏体热作模具钢，近年来为了满足模具在 750以上能耐高温、耐蚀、抗氧化要求而引入的奥氏体耐热钢。奥氏体耐热钢的优点是组织比较稳定，在加热和冷却过程中均不发生相变，具有很高的高温强度和耐热性，缺点是线膨胀系数大，导热性差，降低了热疲劳性能，不适宜作为强烈水冷的模具材料。奥氏体耐热钢主要包括铬镍系奥氏体钢和高锰系奥氏体钢。高温合金，当挤压耐热钢管时，模具型腔温度会高达 9001 000，就需要采用高温合金来制造模具，如铁基、镍基、钴基合金，常用的镍基合金中，以尼莫尼克 100 号热强度最高，在 900时持久强度仍有 150MPa，可用于制作挤压耐热钢零件或挤压铜管的凹模及芯棒。难熔合金，通常将熔点在 1700以上的金属称为难熔金属。钼基合金的热强度和持久强度较高，热导性好，热膨胀小，因此几乎不引起热裂。用钼基合金作压铸模具用得比较成功，主要用于铜合金、钢铁材料的压铸模，也可用作钛合金、耐热钢的热挤压模，其使用寿命远远高于其他各种热作模具钢。（五）其他（五）其他（五）其他（五）其他中合金高热强性热作模具钢，3Cr3Mo3W2V(HM1)和 3Cr3Mo3VNb(HM3)钢，其特点是含碳量较低，其热加工性能良好，易锻造及退火，热裂倾向低，淬火回火温度范围较宽，具有较高的热强性、热疲劳性能、良好的耐磨性和耐回火性等特点，是综合性能优良的高强韧性热作模具钢，有明显的回火二次硬化效果。适于制造高速、高负荷的压力机成型模、辊锻模、小型锤锻模等热作模具。引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品7基体型热作模具钢，5Cr4Mo2V(RM2)钢含碳不高(0.45%0.55%)W5 合金元素总含量12%，可以进行一般的热处理及化学热处理，可以替代 3Cr2W8V 钢制造某些挤压模具，有高的耐热性，既有较高的高温强度和耐磨性，在 700时仍可保持 5354HRC 的硬度，这类钢有强烈的二次硬化效应，用于制造热挤压模、热冲模、冲头等，使用寿命较 3Cr2W8V钢有较大的提高。沉淀硬化型热作模具钢，这类钢的含碳量较低质量分数在 0.2%左右，如我国研制的PH(2Cr3M02NiVSi)钢是典型的沉淀硬化型热作模具钢，其特点是制造的模具淬火和采用较低温度回火后硬度为 40 HRC,具有良好的韧性和可加工性，加工后可直接使用，在使用的过程中模具表层因受热而析出碳化物，产生二次硬化，硬度可达 4648HRC，而心部组织未发生转变，满足了模具的性能要求，提高了模具的使用寿命。这类钢适用于压铸模以及精密锻模等。1.31.31.31.3 塑料模具钢塑料模具钢由于塑料模具的快速发展，目前塑料模具材料已逐渐形成了较独立的体系,但国内塑料成型模具材料尚未形成系列，一般塑料模具常采用正火态的 45 钢或 40Cr 钢经调质制造。硬引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品8度要求较高的塑料模具采用 CrWMn 或 Cr12MoV 等钢制造（更多资料参考：http:/）。近年来，我国新型塑料模具钢的研制取得了一定进展，并引进了一些在国外已通用的钢种，以满足塑料模具钢多方面的性能要求。塑料模具材料体系主要组成是塑料模具钢，它主要涉及了从结构钢到工具钢，从碳素钢到合金钢的许多钢种。塑料模具钢按其使用特性分为四种类型:渗碳型、预硬型、时效硬化型、耐蚀型。（一）渗碳型塑料模具钢（一）渗碳型塑料模具钢（一）渗碳型塑料模具钢（一）渗碳型塑料模具钢渗碳型塑料模具钢主要用于冷挤压成型型腔复杂的塑料模具，这类钢的含碳量较低，常加元素 Cr，同时加入适量 Ni、Mo 和 V，作用是提高淬透性和渗碳能力，为了便于冷挤压成形，这类钢在退火状态须有高的塑性和低的变形抗力，退火硬度100HBS。在冷挤压成形后进行渗碳和淬火回火处理，表面硬度可达 5862HRC。此类钢国外有专用钢种，如瑞典的 8416、美国的 P2 和 P4 等。国内常采用 12CrNi3A 和 12Cr2Ni4A 钢、20Cr2Ni4A，国内最近研制的冷成形专用新型钢 0Cr4NioV(LJ 钢)，即为专用冷挤压成形模具钢，退火后硬度 85105HB，塑性优异、变形抗力低冷挤压成型后，经渗碳淬火和回火，表面硬度 5862HRC，耐磨性好，无塌陷及表面剥落现象，模具寿命大幅度提高。（二）预硬型塑料模具钢（二）预硬型塑料模具钢（二）预硬型塑料模具钢（二）预硬型塑料模具钢预硬型塑料模具钢分为调质预硬型塑料模具钢和易切削预硬型塑料模具钢。预硬型塑料模具钢是为避免大、中型精密模具热处理后的变形，保证模具的精度和使用性能而开发的一种塑料模具材料（登陆 http:/ 0.35%0.65%，常用合金元素有 Cr、Ni、Mn、V 等，为了改善其切削性，加入 S、Ca 等元素，经过淬火加高温回火的调质预硬处理后，可获得均匀的组织和所需的硬度。已经列入国家标准的预硬型塑料模具钢仅有 3Cr2Mo(P20)钢和 3Cr2MnNiMo 两种。P20 系列钢通常被称为调质预硬塑料模具钢，因为它是在调制状态下交付的，因此在机加工之后不必要再做热处理。然而调质预硬钢工艺过程复杂，而 引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品9能源消耗量大。有时，对于大截面塑料模具钢传统调制塑料钢淬火并不充分或存在淬火缺陷。因此近些年非淬火预硬型塑料模具钢得到了发展。（三）时效硬化型塑料模具钢（三）时效硬化型塑料模具钢（三）时效硬化型塑料模具钢（三）时效硬化型塑料模具钢时效硬化型塑料模具钢是根据制造高精度、复杂型腔塑料模具的需要而研制开发的一种高质量塑料模具钢。时效硬化型塑料模具钢有马氏体时效硬化钢和析出(沉定)硬化钢两大类，近年来开发了低钴、无钴、低镍的马氏体时效钢，如 06Ni(06Ni6CrMoVTiAl)钢、AFC-77(1Cr14Co13Mo5V)钢；PMS(1Ni3MnMoCuAl)钢、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢，另外还有美国的 P2(20CrNi4AlV)钢，日本的 NAK(15Ni3MnMoAlCuS)钢等，此类钢的特点是含碳量低、合金度较高，固溶处理后进行模具的机械成形加工，然后通过时效处利理，使模具获得使用状态的强度和硬度。这就有效的保证了模具最终尺寸和形状的精度。经固溶处理后，硬度为 30HRC 左右，时效处理后，由于金属间化合物析出强化，可使硬度达到 3842HRC。另外，通过镀铬、渗碳或离子束增强沉积等表面处理方式，可以提高其耐磨性和耐蚀性。（四）耐蚀型塑料模具钢（四）耐蚀型塑料模具钢（四）耐蚀型塑料模具钢（四）耐蚀型塑料模具钢以聚氯乙烯、聚苯乙烯和 ABS 加抗燃树脂等化学腐蚀塑料为原料，生产塑料制品时，成型过程中会分解出腐蚀性气体，将对模具产生腐蚀作用，为此要求模具必须有防腐蚀能力。塑料模具获得防腐蚀能力的最佳方式是采用耐腐蚀塑料模具钢制造，目前已经得到了推广。耐腐蚀塑料模具钢同其他塑料模具钢一样也需要具有一定的硬度、强度和耐磨性等性能要求。常用的钢种有高碳高铬型耐蚀钢，如 9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13 等耐蚀钢，1Cr17Ni2 马氏体时效不锈耐酸钢和 0Cr16Ni4Cu3Nb 析出硬化不锈钢等。（五）其他（五）其他（五）其他（五）其他在某些工作的塑料模具，还可以选用铝合金、铍青铜、锌合金和铸铁等材料制作。如聚苯乙烯泡沫塑料的发泡成型模具，要求导热，耐腐蚀并能承受脉动热载荷。当用于中小批量生产时可采用铸造铝合金生产模具，当大批量生产时可采用不锈钢或铍青铜制造模具。低发引领全球模具产业的网络交易平台!华夏模具网出品10泡注射成型的压力低，冷却时间长，要求模具的机械强度不高而热导性要好，可采用铝合金和锌合金等制造模具。吹塑成型模具也常采用铝合金、锌合金和铍青铜等制造。本文编辑整理：华夏模具网 http:/
