钢的基本知识

1、模具钢的基本知识一、基本分类钢材种类极杂且多，其中模具用钢材分三类：塑料模具钢：高抛光度热作工具钢：高强度、耐高温冷作工具钢：耐高压、耐磨损，高速工具钢为其一分支常见牌号标志：JIS日本工业规格ASTM美国材料试验协会规格AISI美国钢铁协会规格DIN德国国家规格二、使用惯例P20，最常用的塑料钢PDS5，类似P20，但比P20难加工，缺点是温度较高易硬化PDS1，不等于S45C，不是型腔用，使用在模架，以降低成本若要求耐用性，则模架材料S50C或S55C，国内常见克难办法为S45C锻打，硬度更高，耐磨性比 S50C更好注：曾有人表示S45C锻打优于S50C的耐磨性，事实上，该S50C恐有伪劣

2、产品之嫌型腔钢材对硬度要求高于P20时，可选用NAK80，利于耐用选择倾向：塑胶钢：即用在塑胶射出成模，再区分镜面抛光、耐蚀性等要求冷作钢：用在导柱套标准零件，也用在精密五金模或耐磨的塑胶模或冷冲模热作钢：铝或锌合金压铸模7.塑料钢许多都是预硬型，以免热处理变形 8各类钢材成份倾向：中碳：含C量0.30.8%塑料钢：中碳或低碳少量竦铭系（110%）或中量接近SUS420不锈钢铭系（10%）耐腐蚀热作钢：中C,少量Cr冷作钢：高C注：高速钢：高C,少量钨钼钒系（甚至加钻）。加少量铭可增加强度。9.大类区分解说：冷作钢：此类钢种在常温下使用，由于硬度高与耐磨要求，含碳量属于高碳钢（C0.8%）,甚

3、至 加入少量多钨钼钒元素，表助于提高耐磨性，另外，高硬度须防范发脆，故添加铭（约412% ）以 提高韧性和强度，也常辅之以锰元素热作钢：此类钢种主要要求在于500850左右较高温度的使用环境，故而耐高温的钨钼钒系元 素与冷作钢相当，因其耐磨性非主要要求，是以含碳量仅属于中碳钢（0.30.8%），且其进而对韧 性的影响减少，故含铭量略下降（约35.2%）塑料钢：模腔表面的耐磨蚀为其主要要求，故属于低碳钢（C0.3%）以减少其氧化倾向，并添 加中量铭或少量竦铭元素以提高其耐腐蚀性能模具钢的选择成形方法:可从两种基本材料类型中选择：热加工工具钢，它能承受模铸、锻造和挤压时的相对高的温度。冷加工工具钢

4、，它用于下料和剪切、冷成形、冷挤压、冷锻和粉末加压成形。一些塑料会产生腐蚀性副产品，例如PVC塑料。长时间的停工引起的冷凝、腐蚀性气体、酸、冷却 /加热、水或储存条件等因素也会产生腐蚀。在这些情况下，推荐使用不锈钢材料的模具钢。模具尺寸：大尺寸模具常常使用预硬钢，整体淬硬钢常常用于小尺寸模具。模具使用次数：长期使用（1000000次）的模具应使用高硬度钢，其硬度为4865HRC。中等长时间使用（1000001 000000次）的模具应使用预硬钢，其硬度为30 一 45HRC。短时间使用（1 00000次）的模具应使用软钢，其硬度为1602 50 HRC。表面粗糙度:许多塑料模具制造商对好的表面

5、粗糙度感兴趣；当添加硫改善金属切削性能时，表面质量会因此下 降，硫含量高的钢也变得更脆。TOP我国钢号表示方法一、我国钢号表示方法概述钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢 号表示方法，根据国家标准钢铁产品牌号表示方法（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、 化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr.等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”） 表示。产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。钢中主要化学元素含量（）采用阿拉伯数字表示。二、我国钢号表示方法的分

6、类说明.碳素结构钢由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数 字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（os）为235 MPa的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、。脱 氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符 号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后 附加表示用途的字母。.优质碳素结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳

7、含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45% 的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1% 的半镇静钢，其钢号为10b。3.碳素工具钢钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母瓜”，以示区 别，例如“T8MnA”。.易切削钢

8、钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢， 其钢号为“Y30”。锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。.合金结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数 字“1”，例如钢号“12CrMoV和“12Cr1MoV”，前者铭含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全 部

9、相同。当合金元素平均含量1.5% 2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表 示为 2、3、4等。例如 18Cr2Ni4WA。钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土 RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应 在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi 钢，钢号表示为ML30CrMnSi。.低合金高强度钢钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标

10、明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”, 汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。7.弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与 优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。.滚动轴承钢钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。高碳铭轴承钢钢号的碳含量不标出，铭含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示 方法，基本上和合金结构钢相同。.合金工具钢和高速工具钢合金工具钢钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。 例如 Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr

11、2W8V。钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铭含量较低的合金工具钢钢号， 其铭含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示 的方法区别开来。例如Cr06。高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速 钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。.不锈钢和耐热钢钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或 0.08%者，钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0C

12、r18 Ni9等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮.等则按上述合金结构钢对微合金元 素的表示方法标出。11.焊条钢它的钢号前冠以字母H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于 不锈钢“2Cr13”。12 .电工用硅钢钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢，DW表示电工用冷轧无取向硅钢， DQ表示电工用冷轧取向硅钢。字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100倍。钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50周波下检验的。例 如钢号DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为

13、4.7W/kg。13.电工用纯铁它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如DT3。在数字后面所加的字母表示电磁性能：A高级、E特级、C超级，例如DT8A。钢的冶炼钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于2.1%，并使 其杂质（主要指，、P）含量降低到规定标准。钢的种类很多，按照钢的化学成分、品 质、冶炼方法和用途等的不同，可对钢进行多种的分类。按冶炼方法分类转炉钢：是把空气或氧气吹入铁水中，使铁水中的C、Mn、Si、P、S等迅速氧 化、靠氧化时放出的热量来升温，而不靠燃料供热的炼钢方法。转炉钢由于节省燃料 是目前主要炼钢设备。平

14、炉钢：平炉钢靠燃料（煤气或重油）的燃烧来熔化炉料和提高钢水温度，靠炉 气中的氧气和加入铁矿石进行氧化反应，由于平炉钢消耗大量燃料已逐渐淘汰，我国 99年平炉钢已降到2%左右，2000年将彻底淘汰平炉。电炉钢：利用电能作为热源的炼钢方法。电炉钢主要生产高质量和高合金钢。按工艺方法（脱氧程度）分类脱氧：加入脱氧剂，如Mn铁、Si铁、Al等，把钢水中多作的氧去掉。沸腾钢：只用Mn铁（价格低、脱氧效果差）脱氧，所以钢中含氧较多，浇注时， 钢中氧与碳发生作用析出大量Co。因此钢水在钢模内呈沸腾现象，称沸腾钢。沸腾钢 成材率高，成本低。但化学成份不均匀、偏析、杂质多。沸腾钢钢号最后用。顷表示。镇静钢：除用

15、Mn铁，还用Si铁（有时用Al）脱氧，钢中氧已很少，浇注时没有 沸腾现象。镇静钢化学成分均匀，机械性能较好，但有缩孔，成本高。镇静钢钢号后 加 “Z”。半镇静钢：脱氧程度在镇静钢与沸腾之间，性能也介于之间，钢号后加，b”。半镇 静钢应用较少。按化学成分分类非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值非合金钢普通质量非合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求，但化学成分和机械性能必须保证在 规定范围内，杂质（主要P、S等）必须在规定范围内。普通质量非合金钢合金元素只 含碳，不含其它合金元素，也叫普通碳素钢。由于不含其它合金元素，工艺简单成本 低、应用也较广，主要用于生产板、带、型等普通

16、构件，大多不经热处理直接使用。碳素结构钢是钢中应用最多的、数量最大的。常轧制成板材、型材及异型材，一般 不需要经热处理直接使用。用于一般结构和工程。钢的牌号由代表屈服点的字母（Q）、 屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、）脱氧方法符号等四部分按顺序组成。与 GB700-88中的A3钢相当的Q235就是一种常用的碳素结构钢。除碳素结构钢外，其 它普通质量非合金钢还有用于建筑、桥梁、车辆等热轧钢板和带钢，用于生产一级建 筑钢筋钢的Q235，生产轻轨及配件的50Q和55Q等。优质碳素结构钢属优质钢，不仅要保证化学成分也要保证机械性能。同时要求杂质（S、P）含量较 低，其牌号用两位数字表示，代表

17、钢中碳的名义万分含量，少数沸腾钢数字后加“F”， 其中含锰量不超过0.8%的为较低含锰量钢，0.8-1.2%Mn为较高含锰量钢，并在数字后 面加“Mn”。优质碳素结构钢的用途根据化学成分和性能不同而异。低碳碳结钢（C0.60%）具有较高的强度、硬 度、弹性和耐磨性、多生产型钢，主要用于制造机具的易磨损零碎件和弹簧等，如农 机的犁铧、耙片、轧机轧辊及减震弹簧、座垫弹簧等。65Mm、70Mn、70、75、80、85钢也属于特殊质量非合金钢（弹簧钢）。特殊 质量非合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（例如，控制淬透性和 纯洁度）的非合金钢。.碳素工具钢的含碳量高（0.65-1.35%）属

18、高碳钢，具有高硬度，高耐磨性、良好的 锻造性能和切削加工性，价格便宜，唯一不足的是淬透性低。其牌号由“碳”的汉语拼 音字头（T）加数字组成，数字表示碳的名交千分含量，高级优质碳素工具钢在数字后 而加字母A。f.其它特殊质量非合金钢大多也都是为某种专用产吕需要，钢材要经过特殊处理的 非合金钢，如为保证军工需要的航空用钢、兵器用钢、核压力容器用非合金钢；保证 某种热处理需要的、保证淬透性钢、非合金调质钢、非合金表面硬化钢、火焰及感应 淬火硬化钢；专用原料的焊条用钢、碳素弹簧钢、特殊盘条钢、冷顶锻和冷挤压钢、 特殊易切削钢、碳素中空钢、具有规定导电性能的非合金电工钢，具有规定磁性能的 非合金软磁材料

19、、原料纯铁等。低合金钢低合金钢是指在钢中加入少量合金元素.由于合金元素的强化作用，低合金结构钢的 屈服点比普通碳素钢高25-150%，加之大多低碳，而具有良好的塑性韧性和焊接性能，有的还具有耐腐蚀、耐低温等特性，因此，低合金钢是一类很有发展前途的钢，在钢 的生产中比例越来越大。低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。3.合金钢合金钢分为优质合金钢和特殊质量合金钢。优质合金钢生产过程中需要特别控制质 量和性能；特殊质量合金钢生产过程中要严格控制质量和性能。一般工程结构用合金钢属优质合金钢俗称合结钢。主要用于制造机械结构件，大多经热处理后使用。由于 合金元素作用，

20、增加淬透性（Mn,Mo,Cr）、细化品粒（V,Ti）提高淬火稳定性。低碳合金结构钢经过渗碳，氮淬火及低温回火处理后，构件表面耐磨，心部韧性好，也叫表面硬 化钢；中碳合金结构钢经过调质处理，能获得良好的综合性能，叫调节器质钢。弹簧钢是用生20产各种板簧和螺旋弹簧或类似零件（如轧辊等）。弹簧是一种能产生大 量弹性变形的结构零件，通过弹簧的弹性变形，可以吸收冲击能量、缓和冲击和震动 的作用，因此对弹簧钢的要求必须有高的强度，特别是高的屈服强度和疲劳强度；要 不易脱碳，有良好的表面质量，具有一定的淬透性和良好的工艺性能。有的弹簧还要 求耐热、耐腐蚀等。因此弹簧钢含碳较高。65、70、75、80等碳素弹

21、簧钢淬透性能 较差，多用于直径或厚度小于12毫米的弹簧；65Mn淬透性能较好，可用于制造截面 尺寸为1520毫米的弹簧，应用广泛。尺寸较大，用热轧成型法制造的弹簧大多采用 55Si2Mn、60Si2Mn，如铁道车厢、汽车、拖拉机上的钢板弹簧和螺旋弹簧等；大截面、 重载荷的弹簧通常用50CrVa 60Si2CrVa、50CrMn 65Si2MnWa、等制造。滚动轴承钢也叫轴承钢。主要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、 冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。轴承钢种类较多有 较多高碳铬、渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。渗碳轴承钢牌号用“G为汉语拼音字头，

22、后数字表示含碳的百分数。Cr元素后数字表示铬含量名义百分数。后面用元素符号及 其名义含量百分数表示。合金工具钢为克服碳素工具钢淬透性低的弱点，提高耐磨性，在保持较高含碳量的前提下，钢 中加入Si、Mn、Cr、W、Mo、V等，提高合工钢淬透性，广泛用于碳工钢性能有能 满足要求的工具。合工钢的牌号由数字的化学元素符号组成，当钢中含碳量小于1.00% 时，牌号前数字表示含碳量的名义千分含量，牌号前原数字者表示含碳量不低于1.00% 元素符号后数字表示含金元素的名义百分数。合金工具钢按用途分为量具刃具钢、耐 冲击工具钢、冷铁模具钢、热作模具钢、磁模钢和塑料模具钢。量具刃具钢是含碳0.08-1.45%，

23、加入Cr、Mn、Si、W等合金元素。Cr、Si、Mn 提高钢的淬透性；同时Cr、Si、还能提高回火稳定性；Mn还减小淬火变形；W提高 耐磨，细化组织。这类钢主要用于制造车刀、刨刀、铰刀、拉刀等刃具及量规、样板、 千分尺、塞规等量具。耐冲击工具钢有4Cr2Si、5CrW2Si、6CrW2Si，属中碳钨系钢。通过降低含碳量 以冲加韧性，钨提高钢耐磨性，用于制造受冲击载荷大的工具，如冷作模具、顶锻模， 风凿等。模具钢用于制造成型模具，包括冷作模具钢，热作模具钢，热作模具钢，无磁模 具钢和塑料模具钢。高速工具钢：为满足切削过程中，刀具线速度达80米/分，刀刃 温度高达60oC，刀具硬度HRC60要求，

24、在高碳钢中加入大量W、Mo、Cr、V等合 金元素而获得高速钢，W和Mn可提高钢的热硬性，在回火温度500oC-600oC下，W、Mo析出并生成Mo2C和W2C,发生二次硬化（温度在500oC-600oC时钢的硬度不仅 不下降，反而升高的现象叶二次硬化）。F.高速工具钢也叫高速钢,.其牌号表示方法同合工钢。高速工具钢中W18Cr4V是世界上最早生 产，也是最常用高工钢，用来制造各种刀具，如车刀、插齿刀、扩孔钻、钻头等。但 由于碳化物偏析严重、热塑性低等，限制了进一步使用o CW6MoCr4V2是以Mo代W 的Mo系高速钢，其碳化物分布均匀，热塑性好，价格便宜（我国钼储量和产量高）， 只是热硬性稍

25、低，仍是高速钢的主要钢性。按质量分类按质量主要指钢中含杂质（主要指P、S等）和机械性能最低要求进行分类。按用途分类按钢使用用途把钢分成结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢结构钢又分为工程结构钢和机械结构钢。工程结构钢主要是指用作建筑、铁路、桥 梁、容器等工程构件用钢，这种钢制成构料大多不再进行热处理。机械结构钢指机床、 武器等另构件，构件大多要进行热处理。工具钢工具钢主要用来制造各种工具，如量具、刃具、模具，对工具钢制成的工具都要进 行热处理。特殊用途钢特殊用途钢是指制成的另构件在特殊条件下工作，对钢有特殊要求，如物理、化学、 机械等性能。特殊性能钢也是特殊质量合金钢，这些钢是指有电磁、光、声、

26、热及电 化学等效应和功能的钢。常用的有不锈钢、耐热钢、电工硅钢、电子纯铁及各种精密 合金（软磁合金、象磁合金、弹性合金、膨胀合金、热双合金、电阻合金、电偶材料 等）。我国经过几十年的努力，钢铁工业已同过去的仅能生产100多个钢种、400多个品 种的钢材发展到现在能生产1000多个钢种、4万多个品种的钢材，特别是国防工业和 高精尖技术，包括原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、通讯卫星、火箭等需要的关键金属 材料。都已由国内自行研制开发成功，最大限度满足了其需要的.模具钢概况及其发展动向模具材料是模具制造业的物质和技术基础，其中模具钢是传统的模具材料，其品种、 规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起

27、着决定性的作用。模具钢的发展也推动了工业产品向高级化、个体化、高附加值化的方向发展。一、模具的分类模具的用途很广，各种模具的工作条件差别很大，所以，制造模具用材料范围很广， 在模具材料中应用最广的当属模具钢。从一般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构 钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体 时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、 热作模具钢和塑料成型用模具钢三大类1冷作模钢冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如：冷冲裁模具、 冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。

28、 冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、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热作模具钢热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如：热锻模 具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添 加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时采用高 合金奥氏体耐热模具钢制造。3塑料模具用钢由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大对制造塑料模具的材料也 提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑 料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型 塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时

29、效 硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马 氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。二、模具钢材料的选择1模具钢材料选择的基本原则根据模具的生产条件和模具的工作条件的需要，结合模具钢材料的基本性能和相 关的因素，未来选择适合模具需要的经济上合理，技术上先进的模具钢。对于一种模 具，如果单纯以材料的基本性能考虑，几种模具材料都能符合要求，然而必须综合考 虑模具的使用寿命，模具制造工艺过程的难易程度，模具制造的费用以及分摊到制造 的每一个工件上的模具费用等多种因素，进行综合分析评价，才能得出符合实际的正 确结论。2模具钢选择的主要指标模具钢选择的主要指标，包括以下

30、三个方面：模具钢的基本性能；模具钢的工艺 性能；模具钢的冶金质量。2. 1模具钢的基本性能一般指模具钢的耐磨性、韧性、硬度和红硬性。这三种性能可以比较全面地反映 模具钢的综合性能。耐磨性模具工作时，表面往往要与工件产生多次强烈的摩擦，这样便要求制作模具 的材料能承受机械磨损，即使在承受重载和高速摩擦时，也不至于和被加工工件的表 面之间产生粘附、焊接招致工件表面擦伤，使模具仍能保持其尺寸精度和表面粗糙度。模具钢的韧性对于受强烈冲击载荷的模具，如冷作模具的冲头、锤用热锻模具、冷 镦模具、热锻模具等，模具钢的韧性是十分重要的考虑因素，对于在高温下工作的模 具，还必须考虑其在高温下的高温韧性。对于多向

31、受冲击载荷的模具，还必须考虑其 向性。硬度和红硬性 硬度是模具钢的主要技术性能指标，模具在工作时必须具有高的硬度 和强度，才能保持其原来的形状和尺寸，一般冷作模具钢，要求其淬回火硬度为HRC60 左右，而热作模具钢则为HRC45-50左右。红硬性是指材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力，对于热作 模具钢和部分重载荷冷作模具钢，是重要的性能指标。磨具钢的工艺性能一般指可加工性、淬火温度范围和淬火变形程度、淬透性和淬硬性、氧化脱碳敏感 性。可加工性包括冷加工性能，如：切削、磨削、抛光、冷挤压、冷拉工艺性，热加工 性能包括热塑性和热加工范围温度等。淬火温度范围和淬火变形 要求模具钢有较

32、宽的淬火温度范围和程度较小的淬火变 形。淬透性和淬硬性 淬硬性取决于钢的含碳量，淬透性主要取决于钢的化学成分、合金 元素含量和淬火前的组织状态。对于大部分要求高硬度的冷作模具，对淬硬性要求较 高；对于大部分热作模具和塑料模具，对于硬度的要求不太高，往往更多考虑其淬透 性；特别是对于一些大截面深型腔模具，为了使模具的心部也得到良好的组织和均匀 的硬度，就要求选用淬透性好的模具钢。氧化脱碳敏感性 模具在加热过程中，如果产生氧化脱碳现象，就会改变模具的形状 和性能，影响模具的硬度、耐磨性和使用寿命，招致模具早期失效。通过真空热处理 等特殊热处理工艺，可避免氧化脱碳。2. 3模具钢的冶金质量冶金质量也

33、对模具钢的性能有很大的影响，只有具有优秀的冶金质量，才能充分 发挥模具钢的各种性能。冶金质量一般包括以下几方面：冶炼质量，锻造轧制工艺性 能，热处理和精加工性能，导热性及精料和制品化程度。除了上述性能要求之外，模具钢的通用性也是选用模具钢时必须考虑的因素。模 具钢一般用量不大，品种规格很多，为了便于在市场卜采购和备料，应该考虑材料的 通用性，除了特殊要求以外，尽可能采用大量的通用型模具钢，由于通用型模具钢技 术比较成熟，性能数据完整，便于在设计和制造过程中参考。另外选用通用型模具钢， 便于采购备料和材料管理。总之，选用高质量，高性能、高精度的模具钢的精料和制 品，高效率、高速度、低成本的生产高

34、质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具 制造业的主要发展趋势，我国也正在向这一方面努力。三、国内外模具钢的发展概况与动向1模具钢生产技术的发展模具是工业发展的基石，世界各国的制造业为了降低产品成本，提高产品质量和 生产效率，改善材料利用率，节约能源，广泛地采用各种模具成形：工艺代替传统的 切削加工工艺。目前机械制造、电子工业、轻工业等工业部门的产品约有60%80% 的工件采用模具成型。很多产品的质量、尺寸精度、表面粗糙度、更新换代的速度和 产品的成本，很大程度上取决于模具的质量、使用寿命和制造周期。作为主要模具材 料的模具钢则是模具制造的基础，随着模具工业的迅速发展，对模具钢的数量、质量、

35、品种、规格、性能等各个方面、不断地提出更高、更新的要求。近年来，国内外模具 钢的产量、生产技术、工艺装备、质量、品种等方面都取得了比较迅速的发展。1. 1模具钢产量的发展模具钢的产量近20年来增长很快，领先于其他钢类，模具钢的产量占合金工具钢 的80%左右。我国模具钢的产量早已位居世界的前列。1. 2模具钢钢种的发展随着模具工作条件的日益苛刻，各国在原有的冷作模具钢、热作模具钢和塑料模 具钢三大类的基础上，又相继发展了不少适应新的要求的新钢种。1、在冷作模具钢中，所发展的材料有：高韧性、高耐磨性模具钢这些钢C、C含量低于传统的Cr12型模具钢，增加了 Mo、V合金数量，其耐磨性优于Cr12Mo

36、1V1钢，韧性和抗回火软化能力则高于Cr12, 如美国钒合金钢公司早期发表的Vasco Die(8Cr8M02V2Si)、日本大同特殊钢公司的 DC53(CrSM02VSi),我国自行开发的则有 7CrTM02V2Si(LD 钢)、9CrW3M02V2(GM 钢)等，分别用于冷挤压模具，冷冲模具及高强度螺栓的滚丝模具。低合金空淬微变形钢 这类钢的特点是合金含量低(W5%),淬透性、淬硬性好， 100mm的工件可以空冷淬透、淬火变形小、工艺性好，主要用于制造精密复杂模具。 如美国ASTM标准钢号A4(Mn2CrM-o)、A6(7Mn2CrMo)、日本大同特殊钢公司的G04。 我国自行研制的Gr2

37、Mn2SiWMoV和8Cr2MnMoWVS等钢种也属于低合金空淬微变形 钢，后一种钢号还兼备优良的切削性。火焰淬火模具钢 这类钢的特点是淬火温度范围宽，淬透性好。由于火焰局部淬 火的工艺简便、以缩短模具制造周期，降低制造费用等特点，已经广泛地用于制造剪 切、下料、冲压、冷镦等冷作模具，特别是大型镶块模具，如东风汽车公司采用我国 研制的7CrSiMiMoV火焰淬火钢制造汽车大型覆盖件镶块冲模刃口材料，取得了很好 的使用效果。这类钢代表性的钢号有日本爱知公司的SX5(Cr8MoV)，大同特殊钢公司 的G05，日本日立金属公司的HMDl。粉末冶金冷作模具钢 采用粉末冶金工艺生产的高碳高合金钢，由于钢

38、液雾化形 成的微细钢粉凝固很快，可以完全避免一般工艺生产的高碳高合金冷作模具钢在浇注 后缓慢凝固产生的粗大碳化物和偏析等缺陷。特点：磨削性好、韧性好、等向性好、 热处理工艺性好。已发表的粉末冷冶金钢号有美国坩蜗钢公司的CPM9V，CPMl0V， 日本日立金属的HAP40等。在热作模具钢中新发展的材料有：通用型热作模具钢 1. 5155NiCrMoV6为代表的低合金热作模具钢，以 H13(4CrSMoSiVl)为代表的中合金热作模具钢；以HIO(3Cr3M03VSi)钨系钼系热作模 具钢。目前在我国4CrSMoSiVl是产量最高的热作模具钢。高淬透性特大型锻压模块用钢 淬透性好，尺寸较大的模具心

39、部可以获得均匀的性 能。如IS04957标准中的40NiCrMoV;法国NF-35-590标准中的dONCDl6；我国的 4Cr2MoVNi、3Cr2MoWVNi 等。高热强性模具钢又可分为以下四类。中合金高热强性模具钢，一般是在3Cr3M03Si-V(H10)和4CrSMoSiVl(HB)钢的基础 上增加W、Mo、Co、Nb等元素，提高其高温性能。如美国ASTM标准钢号H10A、 我国开发的3Cr3M03W2V等。沉淀硬化型热作模具钢，这类钢的含碳量较低，一般在2%左右。含有一些沉淀硬 化的合金元素如V、Nb、Ni、Al、Mo等，模具淬火后，采用较低温度回火(知40职), 硬度为40HRC左

40、右，由于含碳量低，中温回火后的组织为板条状低碳马氏体，具有良 好的韧性，而且具有良好的切削性，可以进行型腔加工。模具在使用过程中，与高温 工件接触的工作表面被工件加热到钢的沉淀硬化温度(500600C)，由于合金碳化物和 金属间化合物的析出，工作表面的硬度可上升到4548HRC，提高了型腔表面的耐磨 性模具心部仍保留原有的组织和高韧性，从而提高了模具的使用寿命。如日本日立金 属公司的YHD3、大同特殊钢公司的DH76等。低碳高速钢和基体钢 高速工具钢具有良好的抗回火软化性能和高温硬度，但是其韧 性和抗冷热疲劳性能较差。低碳高速钢是将高速钢的碳含量由1 %左右降至0. 3% -0. 6%,在牺牲

41、部分红硬性和耐磨性的情况下，提高韧性和抗冷热疲劳性能，如美国 ASTM标准钢号H42,我国标准钢号6W6MoSCr4V。 基体钢的化学成分相当于淬 火后的高速钢基体组织成分，所以淬火后过剩碳化物的数量少，细小均匀，使钢的韧 性和抗冷热疲劳性能进一步得到改善。如美国钒合金铁公司的 VasooMA(5Gr4W3Mo2V)我国的6Cr4Mo3W2VNb。这种钢由于综合性能较好，即可以 用于热作模具钢，也可以用于制造高性能的冷作模具。奥氏体型热作模具钢，这类钢经固熔时效处理后，在700-800C仍保持较好的强度, 如日本日立金属公司的5Mnl8CrlOV2,我国的7Mnl0Cr8Nil0M03V2等。

42、塑料模具钢由原国标中的3Crl2Mo(P20)一个钢号发展成由有以下七大类构成的塑料 模具用钢系列：非合金塑料模具钢 主要用于制造生产通用型热塑性塑料生产工件批量不大，技术 要求不太严格制品模具。如20、45等碳素结构钢和T8、T10等碳素工具钢。预硬型塑料模具钢 采用中碳合金钢预先经过淬火和高温回火状态下 (硬度为 30-40HRC)交货：代表性的钢号如美国的P20、瑞典ASSAB公司的718(3Cr2MnNiMo), 日本大同特殊钢公司的PDS5，我国的3Cr2Mo等。时效硬化型塑料模具钢 由于时效温度低，变形小，而且有规律，适用于制造形状 复杂，尺寸精度要求高的模具，如美国ASTM标准钢

43、号P21,日本大同特殊钢公司的 NAK55(2Ni2A1CuMoS), NAK80，我国的 25CrNi3MoAl 等。渗碳型塑料模具钢 一般为C、Si含量很低的低碳钢或低碳合金钢，以保证钢在常 温下具有高塑性和很低的变形抗力，以便进行型腔的冷挤压，挤压成型腔后进行渗碳 淬火、回火，使模具表面具有高硬度和抗磨损性能，一般用于制造要求耐磨性较高的 热固性塑料模具和增强塑料模具。如美国ASTM标准钢号P2(10CrMo)、P3(10CrNi)； 我国的 20Cr、12CrNi2 等。整体淬硬型模具钢 一般都是借用高耐磨性冷作模具钢及热作模具钢。如 Cr5M01V(A2)和Crl2MolVl(D2)

44、等冷作模具钢和4Cr5MoSiVl等热作模具钢。耐蚀塑料模具钢 有些塑料制品如聚氯乙烯、氟化塑料、阴燃塑料等在压制过程中 对模具有腐蚀作用，因此，对此类塑料模具一般采用马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈 钢，如瑞典ASSAB公司的STVAX(4Crl3),我国的研制的PCR(OCrl6Ni4Cu3Nb)等。7）无磁塑料模具钢 为了适应磁性塑料制品的生产，国内外发展了一些无磁塑料模具 钢，将奥氏体型模具钢通过时效硬化处理得到要求的硬度强度和低的导磁率，如日本 日立金属公司的HPM7，我国的7Mnl5Cr2A13V2WMo等。此外，为了适应塑料模具制造过程中的一些对钢的工艺性能的特殊要求，发展了以下 四

45、类专用的特种塑料模具钢种。1）镜面磨削用塑料模具钢 纯净度、致密度高，材质均匀性好，且淬回火硬度较高。 适用于制做光学仪器、电子设备的透明制品。如瑞典材料S136，日本大同特殊钢公司 的 S-STAR 等。2）非调质型预硬塑料模具钢 锻（轧）后直接得到要求的硬度，一般为30-40HRC。如我国 的 3Cr2MnMo-VS 钢等。3）高焊接性塑料模具钢 此类钢焊接性能很好，可以避免或简化焊前预热或焊后处理 工艺，以便模具的堆焊修复工作。如日本大同特殊钢公司开发的PXZ、PX5及NAK55 等。4）易切削塑料模具钢 此类钢由于既加人了 S等易切元素，又同时加入了 Ca等变性剂， 所以既改善了钢的切

46、削性能，又抑制了硫对钢的力学性能和热加工性能的不利影响。 如日本大同特殊钢公司的NAK55，DHA2F，我国的5NiCaS等。1. 3模具钢品种规格的发展模具制造业日益向通用化、标准化、系列化、高效率、短制造周期发展，为适应这些 发展的需要，作为使用最频繁的模具材料的模具钢也在日益向多品种、精料化、制品 化的方向迅速发展。如新型扁钢连轧机的不断投入和宽厚板轧机的技术改造的日益完 善，模具钢的品种规格越来越多样化。1. 4模具钢生产工艺和工艺装备的发展。模具的工作条件日益苛刻，对模具材料的质量水平，特别是模具钢的纯净度，等向性 的水平，提出了更高的要求，由于模具的加工费用昂贵，要求提高钢材的尺寸

47、精度， 减少加工公差，改善其切削性能，以降低模具的生产成本，国内外特殊钢企业针对以 上要求，在模具钢的生产工艺装备上相应地做了大量的工作，取得了显著成绩。具有体现在以下几方面：不断改善冶炼工艺和装备；采用电炉+炉外精炼生产纯净度较高的模具钢。选用更合理的热合工工艺；采用先进的轧制、锻造工艺，提高钢材成材率。采用可进一步细化钢材组织的热处理方法；提高钢材的均匀性和等向性。配备可生产高附加值模具钢的深度加工工艺装备；加工出高附加值的模板、模块、 模架和模具标准件。将模具钢的生产从分散趋于集中，便于形成规模大、功能全的模具钢生产基地。3. 2我国模具生产技术现状及展望建国以来，我国模具钢生产技术发展

48、很快，从无到有，从仿制到自己开发，目前我国 模具钢的产量已跃居世界前列。绝大部分国外的标准钢号和试制的的钢号，我国也都 进行了生产或试制工作，通过几次钢种整顿和标准修订初步形成了我国的模具钢系列， 在模具钢的生产技术，品种质量，工艺装备科研开发及材料应用等方面都取得了很多 进展。但是，由于我国模具钢发展历史短，与国外相比还存在着不少问题和差距。1、钢种系列不够充实完整，有的钢种（如粉末冶金高合金模具钢）尚属空白。2、钢种的产品结构和选用不合理，很多模具钢仍沿用传统的几种老牌号，不能满足 日益增长的模具产品的需求，导致模具使用寿命不高，产品精度低，粗糙度差。3、钢材品种规格少，目前国内市场上的模

49、具钢产品仍以黑皮圆棒材为主。品种比较 单一，精料和制品的比例很低。由于原料加工余量大，材料利用率低，拉长了模具的 制造周期。4、生产工艺和装备方面。特殊钢的质量控制、检测手段落后，缺乏热处理深度加工和在线质量检验设备。缺少 生产高性能粉末冶金模具钢的设备。缺乏专业化生产的工模具钢生产线和模具钢开发 中心。针对以上问题，展望未来，急待开展以下工作：1）扩大模具钢的品种规格充分发挥现有设备，特别是新引进设备的能力，大力发展高精度高质量模具扁钢和中 厚模具钢板的生产。至少应达到模具钢产量的3%左右。扩大精料生产，根据需要提供 剥皮、冷拔、银亮钢材的生产，逐步开发经过机械加工和淬回火处理的模块和制品，

50、 提高产品的附加值。2）完善模具材料系列，合理使用材料结合模具工业的发展，形成我国新的模具钢系列，当前尤其应注意开展粉末冶金高性 能模具钢的研究开发工作，以满足高性能长寿命模具生产的需要，相应地开展模具钢 强韧化机理及模具失效机理的研究工作，指导材料研究，并相应地开展测试手段和测 试技术的开发工作。3）建成几条技术先进的模具材料生产线有计划地建立完善的科研试制基地和技术情报中心，在全国建成各具特色的几条技术 先进的模具钢生产线，采用先进的工艺装备先进的技术，生产高纯净度、高等向性 品种规格齐全的高精度高质量模具钢钢材和制品，使我国模具钢的生产技术、产品质 量迅速全面地达到国际先进水平。4）大力开拓模具钢的国外市场充分发挥我国的资源优势，尽快研究出国外市场需求的高质量模具钢精品，以产顶进， 变资源和原料出口为模具制品出口，创更高的经济效益和社会效益。钢材的鉴别方法钢铁材料品种繁多，性能各异，因此对钢铁材料的鉴别是非常必要的。常用的鉴别方法有火花 鉴别法、色标鉴别法、断口鉴别法和音色鉴别法等。1火花鉴别法根据钢铁材料在磨削过程中所出现的火花爆裂形状、流线、色泽、发火点等特点区别钢铁材料 化学成分差异