十二五：大力发展国产优质的模具钢

　　近几年，我国钢材需求量以20%速度增长，但我国模具用钢产量增长不明显，在2010年我国模具行业1120亿元销售额，以及各个主机大企业的上百亿元的模具产值，与2010年我国模具钢产量未达到100万吨的能力相比下，实在是不相适应。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉表示，“十二五”期间随着模具制造多样化、大型化、精密化和预硬化发展的趋势要求在模具钢生产工艺上，总体向高纯净度、高等向性、高韧性、高均匀性方向发展，模具钢材企业在研制特殊钢方面应加大力度，大力发展国产优质模具材料。

　　国产模具钢研发力度急需加大

　　我国制造业已进入一个高速发展期。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，未来的5~10年，汽车、化工、电子等行业的迅速发展，将带动机械制造业的发展，而模具工业作为机械制造业零件产品的成型工艺装备更是要先行发展，这将给模具材料生产从冶炼质量、生产工艺及热处理技术带来发展的空间。但由于自主知识产权的模具新材料较少，模具寿命低，模具企业很难找到一种可靠的国产模具新钢种来代替进口模具钢。国内优质、高寿命热作模具钢新钢种的开发和推广工作处于一种相对停滞的状态。

　　随着我国模具工业的持续发展，对于高档模具用钢进口量不断攀升，预计模具用钢进口还将大幅度增长，特别是模具型腔部分模具钢在短时间内进口的格局很难改变，我国模具用钢进口主要来自日本、德国、瑞典、奥地利、韩国等国家。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍，中国每年约有20%份额，10万吨左右，合约60亿元人民币的精品模具钢需要进口，它几乎占据了整个模具钢的高端市场。而且进口的模具钢价格要比国内同类产品高出几倍或者十几倍。主要原因是国外模具钢采用了品质纯净、退火组织和冲击韧性单项指标，钢材品质均匀、组织细小、尺寸精确，如国外H13钢标准控制指标最多达8项，而我国标准只有3项。目前国产的合金模具钢与瑞典、德国、美国、日本、法国等国际先进水平相比，在品种、质量、尺寸规格及性能等方面存在一定的差距，难以满足高端市场需求。

　　模具钢基本以热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢三大系列为主。我国普通模具钢现在已经过剩，但高端、精密和长寿命的精品模具钢与国外还有不小的差距，主要差在纯净度指标上。中国工程院院士、机械科学研究总院副总工程师陈蕴博表示，一般国产H13钢制的压铸模具寿命为3万~5万模次，而进口的优质H13钢制的压铸模具寿命可达20万次。生产实践证明，规模不断壮大的中国模具钢产业仍然没有走出“大而不强”的怪圈。

　　近几年，随着中国模具工业的迅猛发展，为国产模具钢提供了一个巨大的市场，带动了国内模具钢的产量、品种、规格及品质水准的提高。我国冶金行业研制开发和引进了大量模具行业所需的钢种，但国产模具钢无论在品种还是质量上仍难以全部满足国内模具市场的需求。国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，国内模具钢市场已经落后于模具工业的发展，还不能很好地适应模具制造业的需求，主要表现在以下几个方面：

　　首先是模具钢的生产工艺落后，钢材质量差。比如国产的通用性模具钢h13、d2、ld等品种内在质量均能达到美国模具钢通用标准astma681，属国际一般水平，基本上能满足国内外一般模具用户的使用。但对高标准模具钢用户提出的高要求，如冲击韧性、碳化物低偏等残余元素控制、高质量长寿命要求等，目前还无法满足。如冷作模具钢要求在低温条件下具备耐磨损、抗塑性交形、抗崩角、抗整件开裂、可机加工性和可磨削性等各种性能。而塑胶模具用钢要求具有高光洁度表面、耐腐蚀、耐磨损、高热传导性、机加工性、抛光性、蚀刻性能等。

　　“据国内外塑料模具技术比较显示，国外的淬火钢模具寿命在160～300万次，国内只有50～100万次，非淬火钢模具寿命国内也只有国外的一半。钢材质量是造成这一状况的其中一个原因。”罗百辉表示，近年来，为了适应我国模具钢工业的发展，生产高档的模具钢产品，我国生产模具钢的骨干企业如上钢五厂、抚顺钢厂、长城特钢等均做了大量的技术装备改造工作，上钢五厂、抚顺钢厂还引进了具有国际先进水平的模具钢生产设备和技术。 如今，这些企业在冶炼、热加工等主机设备方面与国际一流的模具钢专业生产厂如瑞典的乌德霍姆、日本的日立等已经不相上下，但是生产线还不配套，主要是后步生产工序还不完善。再加上这几年来，我国在模具钢的技术投入不足，这就决定了国产模具钢在质量、品牌等方面仍然不尽人意，使得国产模具钢产品的价格及附加值落后于国外模具钢产品，造成每年要进口大量的模具钢材和模具，这也是国内冶金企业急需调整的环节。
 其次，国产模具钢新品种少。近年来，国外一些著名模具钢生产企业研制开发了许多模具钢新品，如高强韧性模具钢、dh13、dh53、火焰淬火模具钢、粉末冶金冷作模具钢等，这些高性能模具钢成了当前国际模具市场的典型品牌产品。相比之下，国产的高性能模具钢新品较少，模具钢新品种开发少。

　　再次，品种规格不齐全。例如占模具钢用量60%的塑料模具钢，在我国合金工具钢标准中，仅有两个钢号，而美国有7个钢号，且形成了较完整的用钢系列。美、日、法及瑞士等国，已在冷作模具钢和热作模具钢中形成系列，仅热作模具钢就有6个定型通用品种，是国产模具钢所不及的。我国也有模具材料系列，但重复钢种比较多，分类粗，批量小，钢材质量稳定性差，没有了钢材的可靠性，模具企业选用存在顾虑。我国的模具钢在品种、规格、质量及性能等方面和国际先进模具钢生产水平还有一定差距，导致我国每年有相当数量的中、高档模具特殊钢必须从国外进口，某种角度来说，制约了模具企业的发展。以冷作模具钢为例，目前我国只有 cr12、cr12mov、crwmn钢。我国的cr12mov钢中，钼和钒的含量较低，比d2钢综合性能差。crwmn含碳量较高，且不含钒，容易产生严重的网状碳化物，影响使用性能。如今国外根据冷冲压件向高精度、标准化发展的趋势，早已开发了高性能模具钢，其中有二次硬化钢ocm、dc53、 vasco、die；火焰淬火钢sx10570l；空淬微变形钢a4等。这些新型模具钢我国也急需研制开发。

　　国内模具钢制造企业要想在其中占据更大的份额，就必须在科研开发、技术改造、市场开拓上下更大的功夫，模具企业对模具钢生产企业提出了一些具体要求：

　　1、国内新建的现代化模具厂对模具钢（模块）通常有热处理和机加工的要求。如热作模具钢要求一次热处理和六面机加工；扁形模具钢的圆角精度要求小于0.5mm；塑料模具通常要求精加工后调质状态供货，等等。但这些要求目前一些钢厂还难以全部满足。

　　2、对模具钢供货时间提出更高的要求。快节奏、现代化生产，要求模具制造周期很短，一般在30天左右。其中设计和备料期不超过10天，并要求同时进行。这要求模具钢的交货期仅有5天上下的期限，且模具制造企业对模具钢基本是实施"零库存"管理模式，哪天开模，哪天购料。这就要求钢厂必须满足最终用户现代化生产的供胚需求。

　　3、要求钢厂对模具钢质量和使用寿命作出保证和承诺。由于现代、大型、复杂、长寿命的模具加工费用极其昂贵，因此制造商对模具钢质量和其使用寿命极为关注，宁愿多花钱，也要确保钢材质量。如果国内满足不了，他们宁肯从国外进口。

　　罗百辉指出，模具用材料占模具产值的20%左右，但其质量的优劣将最直接影响模具的使用和性能，模具材料的发展是一项长期的系统工程，要求研制、生产、销售及技术服务一条龙。我国模具钢市场上80%以上是黑皮圆钢棒料，扁钢及预硬化处理后的模具钢较少，大部分模具钢仍需经改锻后使用，锻造工艺控制不严格，内在质量较差，钢材利用率较低；虽然国内大多数模具钢生产厂都已采用先进的冶炼设备和工艺生产，如炉外精练、真空脱气、电渣重熔、精锻精轧等方法，但与国外先进模具钢生产厂相比尚有差距。因此模具钢企业要扩大采用先进工艺生产模具钢的比重，加强新工艺、新设备的引进，改进生产工艺，改善管理，生产纯净度高、均匀性好、大规格的模具钢。十二五期间，一方面是模具行业必然会对模具材料提出更高的技术要求，另一方面面对长期依赖进口大量模具材料来支撑我国的模具工业发展的情况，大力发展我国模具材料新技术、新工艺、新品种。

　　重点开发优质模具材料

　　“十二五”期间随着模具制造业的发展，对模具钢也提出了新的技术要求。模具制造多样化、大型化、精密化和预硬化发展的趋势还要求在研制特殊钢方面加大力度，大力发展国产优质模具材料。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍，我国模具钢的发展方向主要体现在以下几个方面：

　　一是模具向高精度大型化方向发展，对无变形的预硬化塑料模具钢和大规格、大吨位的模具钢的需求不断增加。

　　二是向高纯净度、高等向性、超细化组织、长寿命方向发展，对模具使用寿命的要求越来越高。

　　三是向制品化方向发展，尽可能缩短模具加工周期，因此要求模具钢的生产企业能提供经过机加工或热处理的模具钢。

　　四是向模具钢的系列化和个性化方向发展。随着产品的不断更新对模具钢的性能也提出了更高的要求，如工作温度、耐腐蚀性能、切削性能、蚀刻性能、抛光性能等。模具钢根据不同工矿条件，形成系列化，不断满足个性化的要求。
 在塑料模具钢方面，要发展超大规格汽车保险杠预硬化塑料模具钢，单重达到35吨的特大型预硬化塑料模具钢模块产品，替代进口；开发厚度≥400mm的大规格沉淀硬化型超镜面塑料模具钢模块；开发新型耐腐蚀塑料模具钢，满足特种塑料（含氟、氯等）对模具钢的耐腐蚀性能的高要求。

　　在热作模具钢方面，要开发具有自主知识产权的新型低成本、高寿命热作模具钢，开发超纯净、组织均匀的热作模具钢，极低的S、P含量及超细化组织，添加具有红硬性作用的合金元素提高模具在高温下的硬度，提高热压铸模具和热挤压模具的使用寿命。

　　在冷作模具钢方面，要针对汽车高强度钢板（抗拉强度＞800MPa）冷冲压成型的模具材料及表面处理技术工艺。开发低合金高强度、高耐磨性、高韧性冷作模具钢。通过降低碳含量及合金元素总量提高韧性和耐磨性。

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