模具行业亟待研发新型模具钢

　　国产模具钢与国外相比，确实存在一定的差距。比如国产的通用性模具钢H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61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。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。如一些特钢厂采用普通废钢加生铁电炉的冶炼方式，缺乏优质铁水，导致生产成本高，在残余元素控制上与国外有一定的差距。

　　近年国内研制了近200种新型模具钢种，如超硬高速钢W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等；强韧耐磨钢 7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等；高速钢基体钢65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等；中碳超高强度钢 4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等；时效钢25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等；火焰淬火钢7CrSiMnMoV、 7Cr2SiMnMoVTiRe等；易切削模具钢8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引进了国际通用的几种美国钢号，如 D2（Cr12MolV1）、H13（4Cr5MoV1Si）、P20（3Cr2Mo）等。新钢种满足了模具较高力学性能、特殊工艺性能和特殊使用性能的需求，解决了模具设计、加工、使用中的一些难题，大幅度提高了模具使用寿命，带来十分显着的经济效益和社会效益，对工业发展和少、无切削工艺广泛应用起了极大促进作用。但因多种不利因素的影响，新型模具钢的应用量仍然较少，年用量仅相当于模具钢年总用量的1／40～l／50，其用量呈逐年上升态势。但是，目前我国高档市场国产模具钢占有率低，国产模具钢还不能全部满足国内模具行业的需求，每年约有25%的模具需从国外进口，主要为中、高档模具。原因之一是国产合金钢在品种、质量、尺寸规格及性能等方面还与国际先进水平有一定的差距。

　　另外，国产模具钢新品种少。近年来，国外一些着名模具钢生产企业研制开发了许多模具钢新品，如Q90M热作模具钢、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。现在国外一些特殊钢生产企业紧跟国际模具制造业发展的趋势，以节能、节材、缩短工模具制造周期为出发点，确立模具钢向品种、规格多样化、精料化和制品化方向发展的战略，开发模具钢的深度加工和经淬火回火处理。采用这种模块、模板，可使模具制造企业的生产效率大幅度提高，模具制造周期进一步缩短，从而降低制造成本。由此，赢得了市场的青睐。相比之下，国产的高性能模具钢新品较少，一些生产高档模具厂家自然选择国外的产品。国产模具钢应把适应模具产业发展的需求作为科研和开发方向。

　　目前我国模具选材用钢较为广泛，除了工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢）外，还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、不锈钢等，钢种达数十种之多，但常用的只有二十余种，而用量最多的只有八种：Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、 45、40Cr。据估计，这八个钢号年用量占我国模具钢年总用量的80%。为此，国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，随着工业生产发展和少、无切削工艺广泛应用，对模具钢性能提出了更多、更高的要求，常用钢种已经不能完全满足需要，迫切需要研制和应用新型模具钢。

　　我国模具工业进人了快速发展时期，这极大地促进了模具钢生产、应用技术的进步。通过引进先进的设备和技术，已能生产高质量的模具钢，有些钢种的冶金质量已达到国际先进水平，并有少量出口，在国际上享有一定的声誉。但应看到，我国模具钢生产、应用的总体水平仍然较低，存在许多长期没有解决的问题。国产模具钢绝大多数是电炉钢，钢的成分偏析大，纯净度低，碳化物级别偏高，疏松级别超标，模块的纵横向性能相差悬殊。模具钢材料利用率低，原因是钢材中圆棒料占85%以上，锯料、改锻中消耗量大；模块、扁钢、板材等品种很少，精品、制品更少。模具钢改锻效果差，绝大多数改锻仅以模坯达到形状、尺寸为目的，忽视组织改善，以致模坯中仍保留超级别的碳化物和不利的流线分布。模具选材和热处理不当也是模具钢应用中一个突出问题。模具设计、制造者不熟悉材料和热处理，热处理技术人员不熟悉模具工况条件，常常造成选材或热处理工艺不与模具相匹配。此外，热处理工艺执行不严，热处理设备和工艺落后，操作不当造成模具变形、开裂，是普遍存在的。调查表明，模具因选材和热处理不当造成早期失效者占70%左右。表面处理在模具上的应用，除渗碳、渗氮外，其它扩渗处理（渗非金属，渗金属）应用很少，镀膜和喷涂处理应用更少。一些应用又常因种类和工艺选择不当，达不到预期效果，甚至不但无益，反而有害，成为模具钢应用技术中一个薄弱环节。

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