模具材料基础知识

模具材料1、什么模具材料?2、能做模具的材料有哪些？所谓模具材料是指：凡是用来制造模具及其零件的材料，称之为模具材料。能做模具的材料有哪些？1、钢铁材料2、有色金属材料3、无机非金属材料4、有机高分子材料5、硬质合金6、钢结硬质合金

钢铁材料仍是主要的模具材料。大多数模具仍是采用钢铁材料来制造。尤其是钢铁材料中各种类型和品种的模具钢材是制造模具的主体材料。

有色金属材料除铜合金、钼合金、钨合金外，还包括低熔点合金、锌基合金和超塑性合金。无机非金属材料主要是是指代氧化锆增韧陶瓷。有机高分子材料主要包括环氧塑料和聚氨酯橡胶。硬质合金包括钨钴类硬质合金、钨钛钴硬质合金（钨钛钽钴类硬质合金）、碳化钛基硬质合金、超细晶钨钴类硬质合金、涂层类硬质合金和碳化钨基硬质合金。

钢结硬质合金除合金工具钢钢结硬质合金、高速钢钢结硬质合金外，还包括不锈钢钢结硬质合金和高锰钢钢结硬质合金。模具材料在模具工业中的地位模具是制造技术的核心，工业要发展，首先要发展模具工业。模具作为国民经济的基础工业，涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，量大面广，品种繁多。“模具是工业之母”，模具性能好坏，寿命高低，直接影响产品的质量和经济效益。（1）在在冷冷作作模模具具钢钢方方面面：：开开发发了了一一批批高高性性能能的的新新钢钢种种，，如如7CrSiMnMoV(CH-1)、Cr12Mo1V1(D2)钢等等。。（2）在在热热作作模模具具钢钢方方面面：：研研制制新新钢钢种种，，如如4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi(5Cr2)；热热锻锻、、热热挤挤、、精精锻锻、、辊辊锻锻用用的的4Cr3Mo3W4VNb（GR）等等；；冷冷热热兼兼用用的的5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）等等。。这这些些钢钢具具有有高高的的热热稳稳定定性性、、高高温温强强度度、、热热疲疲劳劳性性及及耐耐磨磨性性。。（3）塑塑料料模模用用钢钢方方面面：：开开发发了了如如预预硬硬钢钢3Cr2Mo（P20）、、3Cr2NiMo(718)等，，时时效效硬硬化化钢钢25CrNi3MoAl(25CrNi3)；耐耐蚀蚀钢钢0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)；镜镜面面塑塑料料模模具具钢钢10Ni3CuAlMoS（PMS）等等。。这这些些钢钢种种强强韧韧性性适适当当，，热热处处理理工工艺艺较较简简便便，，变变形形小小，，易易于于切切削削加加工工。。模具具材材料料的的应应用用状状况况及及发发展展趋趋势势模具具材材料料的的分分类类模具具材材料料的的品品种种繁繁多多、、分分类类方方法法也也不不尽尽相相同同。。由由于于模模具具钢钢是是制制造造模模具具的的主主要要材材料料，，所所以以我我们们可可将将材材料料分分类类如如下下：：模具材料模具钢其它模具材料冷作模具钢塑料模具钢热作模具钢铸铁非金属材料硬质合金有色金属及其合金根据据模模具具的的工工作作条条件件不不同同，，一一般般把把模模具具钢钢分分为为三三类类:1.冷作作模模具具钢钢2.热作作模模具具钢钢3.塑料料模模具具钢钢。。冷作作模模具具钢钢是是应应用用最最广广的的冷冷作作模模具具材材料料。。按按化化学学成成分分、、工工艺艺性性能能和和承承载载能能力力可可将将冷冷作作模模具具钢钢分分类类为为如如下下表表所所示示。。冷作作模模具具材材料料

类形钢号低淬透性冷作模具钢T7A、T8A、T10A、T12A、8MnSi、Cr2、9Cr2、Cr06、W、GCr15、V、CrW5低变形冷作模具钢9Mn2V、CrWMn、9SiCr、9CrWMn、9Mn2、MnCrWV、SiMnMo高耐磨微变形冷作模具钢Cr12、Cr12Mo1V1（D2）、Cr12MoV、Cr5Mo1V、Cr4W2MoV、Cr12Mn2SiWMoV、Cr6WV、Cr6W3Mo2.5V2.5高强度高耐磨冷作模具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Mo3Cr4V3N高强韧性冷作模具钢6W6Mo5Cr4V、65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（LD）、7CrSiMnMoV（CH-1）、5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）、6CrNiSiMnMoV（GD）、8Cr2MnWMoVS高耐磨高强韧性冷作模具钢9Cr6W3Mo2V2（GM）、Cr8MoWV3Si（ER5）特殊用途冷作模具钢9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4、1Cr18Ni9Ti、5Cr21Mn9Ni4W、7Mn15Cr2Al3V2WMo1.碳素素工工具具钢钢常用用的的碳碳素素工工具具钢钢有有T7A、T8A、T10A、T12A，其其中中T7A为亚亚共共析析钢钢，，T8A为共共析析钢钢。。2.GCr15钢GCr15钢是专专用的的轴承承钢之之一，，但也也常用用来制制造冷冷作模模具，，如落落料模模、冷冷挤压压模和和成形形模等等。该该钢具具有过过共析析成分分，并并加入入少量量的铬铬以提提高淬淬透性性和耐耐回火火性。。低淬透透性冷冷作模模具钢钢牌号

性能T7A亚共析钢具有较好的塑、韧性和强度，以及一定的硬度，能承受震动和冲击负荷，但切削能力差。

T8A共析钢淬火加热时容易过热，变形也大，塑性和强度比较低，不宜制造承受较大冲击的工具，但经热处理后有较高的硬度和耐磨性。

T10A过共析钢晶粒细，在淬火加热时（温度达800℃）不致过热，仍能保持细品粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以具有比T8、T8A钢更高的耐磨性，但韧性较低。T12A过共析钢由于碳含量高。淬火后仍有较多的过剩碳化物，所以硬度和耐磨性高，但韧性低，且淬火变形大。

GCr15常温下轴承钢的抗拉强度比含C0.3％碳钢高得多(约一倍)，且硬度高，冷加工时变形比较困难，因而在冷变形前要进行球化退火，以提高塑性及降低硬度，到1000℃以上两者相差就很少了。8MnSi量具刃具用钢，此钢在T8钢的基础上提高了淬透性、韧性和耐磨性牌号

性能Cr2具有较好的淬透性和良好的耐磨性。9Cr2具有较好的淬透性和良好的耐磨性。Cr06含少量铬的低合金工具钢。淬火后的硬度和耐磨性都很高，淬透性不好，较脆。

W钨的主要用途是制造特种钢。钨合金材料非常坚硬和耐磨、耐热，纯钨的最重要用途是做电灯泡中的灯丝，而钨丝的金属支架是纯钼V钒钢经过氮化处理后可以极大的提高钢的耐磨性能.

CrW5低淬透性高碳钨铬冷作模具钢,莱氏体型马氏体高耐磨钢,在水中冷却时,硬度很高,耐磨性和抗咬合能力极好,该钢淬火硬度高达67-68HRC.主要用于制造各种中小批量生产的冷冲模等.低变形形冷作作模具具钢牌号

性能9Mn2V综合力学性能比碳素工具我钢，具有较高的硬度和耐磨性，淬透性很好，淬火时变形较小。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了过热敏感性。碳化物不均匀性比CrWMn钢好。CrWMn、具有较高的淬透性，由于加入1.20%%26mdash;1.60%（质量分数）钨，形成碳化物，所以在淬火和低温回火后具有一定的硬度和耐磨性。钨有助于保持细小晶粒，从而使钢具有较好的韧性，该钢对形成网状碳物比较敏感，而且这种碳公物网使工具刃部有剥落的危险。9SiCr高碳合金工具钢，韧性较好，具有较好的回火稳定性，热处理时变形小。

9CrWMn低合金冷作模具钢，具有一定的淬透性和耐磨性，淬火变形较小，碳化物分布均匀且颗粒细小。9Mn2V9Mn2V钢是一种综合力学性能比碳素工具钢好的低合金工具钢，它具有较高的硬度和耐磨性。淬火时变形较小，淬透性很好。由于钢中含有一定量的钒，细化了晶粒，减小了钢的过热敏感性。同时碳化物较细小和分布均匀。MnCrWV是高碳合金工具钢,该钢的综合性能优良,可进行销盐分级淬硬;具有较高的强度,良好的切削加工性能和淬透性能,热处理变形小.

SiMnMo该钢也是一种高耐磨，抗咬合性、低变形冷作模具钢，但该钢的强韧性水平不高。

1.2.3高耐磨磨微变变形冷冷作模模具钢钢牌号

性能Cr12高碳、高铬类型莱氏体钢，具有较好的淬透性和良好的耐磨性。由于钢中碳质量分数最高可达2.30%，从而钢变得硬而脆，所以冲击韧性较差，几乎不能承受较大的冲击荷载，易脆裂，而且易形成不均匀的共晶碳化物。Cr12Mo1V1（D2）高碳、高铬类型莱氏体钢，无特殊要求时钻不作为必加元素。由于钼和钒的含量比Cr12MoV高，故钢的组织和晶粒度进一步细化，提高了钢的淬透性、强度和韧性，使钢的综合性能更好。Cr12MoV高碳、高铬类型莱氏体钢，具有良好的淬透性，截面尺寸在400mm以下可以完全淬透，且具有很高的耐磨性，淬火时体积变化小。其碳含量比Cr12钢低很多，且加入了钼、钒，因此，钢的热加工性能、冲击韧性和碳化物分布都得到了明显改善。Cr5Mo1V合金含量中等，由于含有钼和钒，所以钢的淬透性良好，碳化物分布均匀，具有一定的冲击韧性和较好的耐磨性。牌号

性能Cr4W2MoV新中型合金冷作模具钢，性能较稳定，与高合金冷作模具钢Crl2、Crl2MoV相比，用其制成的模具使用寿命明显提高。该钢的共晶碳化物颗粒细小，分布均匀，具有较高的淬透性和淬硬性，以及较好的耐磨性和尺寸稳定性。但钢的热加工温度范围较窄，变形抗力较大。Cr12Mn2SiWMoVCr6WVCr6W3Mo2.5V2.5导热性差，塑性低，变形抗力大，锻造范围窄，淬透性高，变形发热效应较大。高耐磨磨微变变形冷冷作模模具钢钢1.2.6高耐耐磨磨高高强强韧韧性性冷冷作作模模具具钢钢牌号性能W18Cr4VW6Mo5Cr4V2W12Mo3Cr4V3N高强韧性性冷作模模具钢牌号

性能6W6Mo5Cr4V低碳高速工具钢类型的冷作模具钢，其淬透性好，并具有类似高速工具钢的高硬度、高耐磨性、高强度等综合性能，还具有比高速工具钢韧性好的特性。用该钢制造的冷挤压模寿命较长。因钢中钼含量较高，其热加工温度范围稍窄，变形抗力较大。此钢易脱碳。65Cr4W3Mo2VNb（65Nb）简称65Nb钢，是一种冷作模具钢。锻造性能良好，锻造时要缓慢加热，保证透烧，加热温度1120～1150℃。始锻温度不宜太高，1100～1120℃，终锻温度不宜过低，850～900℃。锻后应回火，缓冷（砂冷或炉冷）或及时退火。65Nb钢的抗氧化性良好，属于高合金钢，导热性差，与高速钢、高铬工具钢相比，变形抗力低，高温韧性好。7Cr7Mo2V2Si（LD）与Cr12型冷作模具钢和W6Mo5Cr4V2高速钢比较，具有更高的强度和韧性，而且有较好的耐磨性。冷、热加工的工艺性优良，热处理变形小，通用性强。7CrSiMnMoV（CH-1）属于低合金钢，是具有火焰淬硬性能的冷作模具钢。CH—1钢无大量的过剩碳化物，锻造性能良好，塑性变形抗力与中碳合金钢40Cr及低合金工具钢9Mn2V相近。锻造加热温度为1150～1200℃，始锻温度为1100～1120℃，终锻温度为800～850℃，冷却方式为灰冷或炉冷。

高强韧性性冷作模模具钢牌号性能5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）简称012Al钢，是冷热模具兼用钢，属于基体钢，具有较好的综合性能和热稳定性。此钢的冷热疲劳抗力和耐磨性高于3Cr2W8V钢。012Al钢因合金元素含量多，锻造性能比3Cr2W8V钢差。锻造加热温度1100～1140℃，始锻温度1050～1080℃，终锻温度≥850℃，锻后要回火，缓冷(砂冷或炉冷)或及时退火。6CrNiSiMnMoV（GD）GD钢属空冷微变形冷作模具钢，这类钢最大弱点是退火不易软化。

8Cr2MnWMoVSCr、Mn元素主要是提高钢的淬透性，兼有固溶强化基体组织和改善基体组织的回火稳定性的作用。加入V主要是细化晶粒。

高耐磨高高强韧性性冷作模模具钢牌号

性能9Cr6W3Mo2V2（GM高耐磨、高强韧冷作模具钢。其硬度接近于高速钢，韧性和强度优于高速钢和高铬工具钢。

Cr8MoWV3Si（ER5）简称ER5钢，此钢提高了含碳量、含钒量，以及Cr、Mo、W碳化物形成元素，保证了钢中具有强韧性基体及细小均匀分布的特殊碳化物，从而使ER5钢具有高耐磨及高韧性。强韧性和耐磨性均比Crl2MoV钢高。ER5钢锻造性能良好，始锻温度为1150℃，终锻温度≥900℃，锻后缓冷，锻坯近于终锻温度时，轻击快打可提高锻造质量。特殊用途途冷作模模具钢牌号

性能9Cr189Cr18淬火后具有高硬度、高耐磨性和较好的耐蚀性、耐高、低温的尺寸稳定性。可锻、但焊接性能差。

Cr18MoVCr14MoCr14Mo4特殊用途途冷作模模具钢牌号

性能1Cr18Ni9Ti5Cr21Mn9Ni4W钨系通用性高速钢，具有较高的硬性，热硬性及高温硬度，淬火不易过热，易于磨削加工，缺点是热塑性低、韧性较差7Mn15Cr2Al3V2WMo加入大量的Mn元素，可使钢在室温下得到奥氏体组织。但是奥氏体组织是比较软的，强度、硬度低，耐磨性差，但塑性与韧性好。

热作模具具材料热作模具具钢的分分类及钢钢号1.热作模具具钢的分分类（1）按用途途分类：：热锻模模用钢、、热挤压压模用钢钢、压铸铸模用钢钢、热冲冲裁模用用钢。（2）按工作作温度分分：低耐耐热钢（（350～370℃℃）、中耐耐热钢（（550～600℃℃）、高耐耐热钢（（580～650℃℃）。（3）按性能能分：高高韧性热热作模具具钢、高高热强热热作模具具钢、高高耐磨热热作模具具钢。2.热作模具具钢的标标准钢号号国家标准准GB1299——85《《合金工具具钢技术术条件》列入了12个热作模模具钢钢钢号。锤锻模常常用钢种种主要有有：5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV等，此外外还有国国内近年年来研制制的新钢钢种，如如4SiMnMoV、5Cr2NiMoVSi、45Cr2NiMoVSi等。其中中45Cr2NiMoVSi是应用比比较成熟熟的高强强韧大截截面锤锻锻模具钢钢。热锻模用用钢常用的热热挤压模模具用钢钢是钨系系热作模模具钢和和铬系热热作模具具钢，还还有铬钼钼系、钨钨钼系和和铬钼钨钨系等新新型的热热作模具具钢以及及基体钢钢等。a.5%铬系热作作模具钢钢4Cr5MoSiV1（H13）、4Cr5MoSiV（H11）和4Cr5W2VSib.铬钼系热热作模具具钢3Cr3Mo3W2V（HM1）、4Cr3Mo3SiV（H10）及25Cr3Mo3VNb（HM3）c.5Cr4W5Mo2V（RM2）钢d.4Cr3Mo3W4VNb（GR）钢e.5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）f.6Cr4Mo3Ni2WV（CG-2）钢g.4Cr3Mo2NiVNbB(HD)钢热挤压模模用钢常用的压压铸模用用钢以钨钨系、铬铬系、铬铬钼系和和铬钨钼钼系热作作模具钢钢为主，，也有一一些其它它的合金金工具钢钢或合金金结构钢钢，用于于工作温温度较低低的压铸铸模，如如40Cr、30CrMnSi、4CrSi、4CrW2Si、5CrW2Si、5CrNiMo、5CrMnMo、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、3Cr2W8V、3Cr3Mo3W2V等。其中中3Cr2W8V钢是制造造压铸模模的典型型钢种，，常用于于制造压压铸铝合合金和铜铜合金的的压铸模模；与其其性能和和用途相相类似的的还有3Cr3Mo3W2V钢。1.3Cr2W8V钢2.3Cr3Mo3W2V钢（代号号HM1）3.4Cr5Mo2MnSiV1（y10）及4Cr3Mo2MnVNbB（y4）钢压铸模用用钢其它热作作模具材材料1.热冲裁模模用钢2.硬质合金金3.高温合金金热锻模用用钢的特特性牌号

特性5CrMnMo5CrMnMo钢具有与5CrNiMo钢相类似的性能，淬透性稍差。此外在高温下工作时，其耐热疲劳性则逊于5CrNiMo钢。5CrNiMo有良好的韧性、淬透性、强度和高耐磨性。它在室温和5