几乎是所有可以做刀的钢的成分、力学性能对比以及热处理数据（新加了图表，一目了然）

普京

http://www.china-metallography.com/china-met08/new-material/new-material038.htm
非商业转帖，有心的朋友截些图上传吧，一起捞个精华。也能正一些视听，减少不必要的争论和猜想。
所涉及的钢材有GD、DS、01、GO4（大同）、ACD37（日立）、65NB、LD、Cr12Mo1V1、6CrV2Si、SX105（爱知）、SX4（爱知）、SX5（爱知）、HMD-1（大同）、HMD-5（大同）、ASSAB635（瑞典）、ER5、GM、TCD、AUF11、DC53（日）、GS821（德）、VscoD IE（美）、K340（奥）、K360（奥）、ASSAB88（瑞典）、CMP3V（美）、CMP10V（美）、CMP440V（美）、4Cr13（中）、V4（瑞典）、V10（瑞典）、V60（瑞典）。

可惜没有S-30V的数据。

印象最深刻的是CPM10V和D2的对比，在63硬度的时候，抗弯强度比62硬度的D2要强几乎一倍！

[ 本帖最后由 普京 于 2008-4-30 14:48 编辑 ]

刀仙袁氏

CPM-10V的抗弯肯定比D2要高的多的.体现在使用中,就是其刚度要高很多.
不过,看上述的数据,CPM-10V和D2的冲击韧性是相同的.

yuchi

坐听两位战术高手讲课

zhjiju

国内外模具用钢发展概况
崔　崑
(华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室，湖北武汉　430074)

摘  要：我国模具工业近年来以每年15%左右的速度快速发展，2005年模具销售额610亿元，模具净进口总量为1313亿美元。目前，我国的模具技术及模具寿命与一些工业发达国家相比，仍存在较大差距。正确的模具用材及其热处理在提高模具寿命中有重要作用。本文介绍了国内外冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢的发展概况、最新进展及我国模具钢发展中存在的问题和对策。
关键词：模具用钢发展；冷作模具钢；热作模具钢；塑料模具钢

0　引言
20世纪80年代以来，我国模具工业发展迅速，近年以每年15%左右的速度快速发展。2005年我国模具销售额610亿元，比2004年增长25%。模具净进口总量为1313亿美元，进口模具主要是高档模具，其中塑料模具占46%、冲压模具占44%。目前，我国的模具技术及模具寿命与一些工业发达国家相比，仍存在较大差距。提高我国模具使用寿命有很大的潜力，并将带来巨大的经济效益。
影响模具使用寿命的因素主要有设计结构、成形及制造工艺、模具材料的选用、热处理工艺及表面强化、润滑及使用维护等。据调查统计，在模具失效的诸多因素中，由于模具用材和热处理不当而引起的失效约占70%。由此可见，正确的模具用材及其热处理在提高模具寿命中的重要作用。
20世纪60年代以来，在国家有关部委的支持下，我国科技工作者和模具钢生产企业结合国情，开发出不少新模具钢，一些使用性能优异、工艺性能也比较好的新钢种受到模具制造和使用单位的欢迎。在此期间也引进了一些国外通用钢号，有些钢号通过生产试用，取得良好的效果[1]。对一些使用效果较好的冷作模具钢和热作模具钢，有关部门还分别组织了性能对比试验研究，提出了选择和应用的建议。可以认为，我国已建立了较完整的模具钢钢种系列，其中一些钢的性能优异，达到国际先进水平。
1　冷作模具钢
目前，我国常用的冷作模具钢仍是CrWMn低合金工具钢和Cr12MoV、Cr12高碳高铬工具钢等钢材。CrWMn钢具有适当的淬透性和耐磨性，热处理畸变小，但锻后需较严格地控制冷速，否则易形成网状碳化物，导致模具在使用中崩刃和开裂。高碳高铬工具钢具有高的耐磨性，但其碳化物偏析较严重，特别在规格尺寸较大时，反复镦拔收效不大，导致变形的方向性和强韧性的降低。1981年，我国引入国际通用的D2(Cr12Mo1V1)高碳高铬工具钢，与Cr12MoV钢相比，D2钢的碳化物偏析略有改善，强度与韧性稍有提高，模具的使用寿命亦有不同程度的提高[4]。高速钢有更高的耐磨性和强度，常用于制作模具，但其韧性不能满足复杂、大型和受冲击负荷大的模具的需要。为了改善这类钢的强韧性，国内外开发了一些新的冷作模具钢。
1.1　低合金冷作模具钢
低合金冷作模具钢的主要特点是工艺性好，淬火温度低，热处理畸变小，强韧性好，并具有适当的耐磨性。表1为低合金冷作模具钢的化学成分，其中O1为国际通用的低合金冷作模具钢。在钢中加铬或锰可提高淬透性，并使钢在淬火和低温回火后保留一定量的残留奥氏体，减少畸变；加入硅或镍可使基体强韧化，并提高回火抗力，在相同硬度下，比其他同类钢有更高的强韧性；加入钼或钒可细化晶粒。表2为高韧性低合金冷作模具钢和其他冷作模具钢的强韧性结果对比。GD钢(6CrMnNiMoVSi钢)经900℃淬火和200℃回火后仍保持适量(≈14%)的稳定的残留奥氏体，未溶碳化物均匀细小，有利于减少畸变和提高钢的强韧性，而且GD钢热处理后畸变小于CrWMn钢的，用于制作易崩刃断裂的冷冲模具有高的使用寿命[5]。DS钢是一种高韧性耐冲击冷作模具钢，主要用于制作耐冲击的剪切、冲压、冲孔等模具，有高的使用寿命[6]。DS钢经900℃淬火和200℃回火后有高的强韧性，特别是冲击韧度高，显著优于常用的高韧性刀片用6CrW2Si工具钢。GO4和ACD37为空冷微变形钢，具有高的淬透性，热处理工艺简便，只需低温加热、空冷淬火和低温回火，可获得60～62HRC，有较好的耐磨性和韧性。

1.2　火焰淬火钢
目前国外主要是日本在汽车等生产线上用的模具零件，部分采用火焰表面淬火工艺，并研制出一些主要供火焰表面淬火用的冷作模具钢，如爱知制钢的SX105V、SX4、SX5，大同特钢的GO5，日立金属的HMD21和HMD25[7]。瑞典开发的ASSAB635也是一种可进行火焰淬火的冷作模具钢。我国研制了一种与日本SX105V成分相似的火焰淬火钢7CrSiMnMoV(简称CH)[3，7]。火焰淬火钢应具有较宽的淬火温度范围(100～250℃)、良好的淬透性及强韧性和耐磨性。火焰淬火时应加热模具刃口切料面，淬火前模具一般经180～200℃预热1～1.5h，再用喷枪加热至900～1000℃，可用火焰加热回火。淬火后硬度一般在60HRC以上，可得到厚度在1.5mm以上的淬硬层，畸变量一般只有0.02%～0.05%，硬化层下又有一个高韧性的基体做衬垫，在工作过程中刃口不易发生开裂、崩刃等现象，表层还有一定的压应力，从而使模具获得较高的使用寿命。表3为一些火焰淬火钢的化学成分。一些火焰淬火钢也可以采用一般的淬火和回火工艺，用作冷作模具。
  
1.3　基体钢
基体钢一般指其成分与高速钢淬火组织中基体化学成分相同的钢，表4为一些基体钢的化学成分。美国在20世纪70年代初研究的VascoMA、VascoMatrixI基体钢，相当于M2和M36高速钢的基体。日本近年开发的基体钢有MH85(大同)、YXR33(日立)[9]。我国也研制了一些基体钢，如65Cr4W3Mo2VNb(简称65Nb)钢[8]、65W8Cr4VTi(简称LM1)钢、65Cr5Mo3W2VSiTi(简称LM2)钢。我国开发的几种基体钢的主要成分相当于高速钢淬火组织中的基体，但含碳量稍高于基体的，以增加一次碳化物量和提高耐磨性，此外还加入少量的强碳化物形成元素铌或钛，以形成比较稳定的碳化物，阻止淬火加热时晶粒的长大并改善钢的工艺性能。
  
  
表5为65Nb钢(65Cr4W3Mo2VNb)与高速钢和Cr12MoV钢的强韧性对比结果，由表5可见，这类钢具有高的强韧性。基体钢广泛用于制作冷挤压、厚板冷冲、冷镦等模具，特别适于难变形材料用的大型复杂模具，65Nb钢还可用于做黑色金属的温热挤压模具[8]。
1.4　韧性较高的耐磨冷作模具钢
为了改善Cr12型冷作模具钢的碳化物偏析，提高其韧性，并进一步增加钢的耐磨性，国内外做了大量的研究工作，开发出不少新的钢种，如我国研制的LD[10]、ER5[11]和GM[12]钢等，日本的TCD、AUF11、DC53[13]钢、美国的VascoDIE钢、瑞典的ASSAB88钢。表6列出这些钢的化学成分，表6中的GS821钢为德国Thyssen钢厂开发的新一代高耐磨高韧性中铬钢，奥地利Bohler钢厂开发出的K340的成分与之相似，但添加有其他成分，Bohler钢厂最近又开发出K360钢，认为其性能更优秀[9]。这些钢的化学成分有如下特点：适当降低铬含量以改善碳化物偏析，增加钨、钼和钒的含量以增加二次硬化的能力和提高耐磨性，大都采用较高的淬火温度(1040～1160℃)和1～3次高温回火(520～560℃)。与Cr12型冷作模具钢比较，这类钢的碳化物偏析有所改善，有较高的韧性和更好的耐磨性，因而制做的模具有更高的寿命，更适于高速冲床和多工位冲床的使用。

zhjiju

　LD钢的碳和铬含量比Cr12MoV钢要低许多，碳化物不均匀性显著优于Cr12MoV钢，采用适当含量的碳化物形成元素，以利于二次硬化，保证了强度和耐磨性。采用硅增强铁素体基体，因此LD钢有高的强韧性。LD钢的适宜淬火温度为1100～1150℃，回火温度可选530～550℃，使用LD钢制作冷冲模、落料模、冷镦模等代替Cr12MoV钢，模具寿命有显著提高[10]。ER5是一种高耐磨冷作模具钢，1120℃淬火和580℃回火3次后，有最佳的二次硬化效果，二次硬化主要靠<315nm的VC粒子的均匀析出。ER5的强度、韧性和抗冲击磨损的能力均优于D2钢，对比结果见表7。适用于制作精密、重载和高速冷冲模具，具有高的使用寿命[11]。

　  GM钢由于合金元素与碳的配比适当，具有高的二次硬化能力，1120～1140℃淬火540℃两次回火后，硬度可达64～66HRC，保证了优异的耐磨性能。表8为GM钢的力学性能。GM钢制作的模具在高速冲床上使用和用做多工位级进模，使用寿命比Cr12MoV提高数倍，用于制作高强度螺栓滚丝轮，滚制硬度为40～42HRC的42CrMo钢制螺栓，寿命比Cr12MoV钢提高10倍以上。对GM钢还可以采用1070℃淬火150℃两次回火的低温淬火、低温回火工艺，硬度为62～63HRC，由于钢的晶粒非常细小，进一步提高了钢的强韧性和耐磨性，有利于提高模具寿命[14]。


1.5　粉末冶金高耐磨冷作模具钢
粉末冶金技术的发展和热等静压(HIP)的应用，导致20世纪70年代无偏析粉末高速钢的生产和使用。瑞典Stora钢厂和美国Crucible钢厂在20世纪70年代初实现了粉末冶金高速钢的工业化生产。其主要特点是强韧性、可磨削性、等向性、热处理工艺性都优于一般高速钢，并有比较高的使用寿命。粉末冶金高速钢的生产工艺不断得到改进，一些牌号的粉末冶金高速钢用于制作高耐磨的冷作模具，同时开发出常规工艺无法生产的高碳高钒高耐磨冷作模具钢。
粉末冶金工具钢(PMTS)分为粉末冶金高速钢(PMHSS)和粉末冶金耐磨冷作工具钢两大类。20世纪90年代初，粉末冶金工具钢的生产技术有了重大改进，电炉熔炼的钢液浇入中间钢包后采用电渣加热工艺(ESH)净化钢液，使夹杂物减少9/10；采用高纯氮气将已净化的钢水雾化成超细钢粉，粉末装罐抽真空密封，经热等静压后即可成材，无需再进行锻造或热轧，从而缩短了生产周期、降低了生产成本、提高了钢的强度和韧性。这类钢有较好的切削加工性和磨削性能，并有较好的韧性，制成的模具使用寿命与一些硬质合金相近。目前，粉末冶金工具钢的年产量，粗略估计，约为2万吨，其中1/4为高碳高钒高耐磨冷作模具钢。主要生产国为美国、瑞典、奥地利和日本，可以提供多种牌号的粉末冶金高耐磨冷作模具钢[15217]，国内尚少开展这方面的研究。表9为一些国外研制的粉末冶金冷作模具钢的化学成分，美国研制的CPM15V是CPM10V的改进，而CPM440VM和Suprator是CPM440V的改进。这些改进的粉末冶金冷作模具钢有更高的耐磨性，而后者还具有更好的耐蚀性。奥地利研制的S390PM在68HRC时有高的抗弯和抗压强度，用来制造冲头，而K190ISOMATRIXPM有高的强韧性，适于做精冲模具。这类钢实际上是一类含钒量从3wt%～15wt%的高碳高钒耐磨模具钢系列。表10为CPM10V钢热处理后的性能，表中磨削比G=金属磨除体积/砂轮磨损体积，耐磨性=压力(N)/磨损面积(m2)。粉末冶金耐磨冷作工具钢在性能上的特点是高的抗弯强度和高的韧性，无方向性，高的耐磨性，易于被切削加工(退火态230～277HB)，较易于磨削，良好的热处理工艺性。这类钢主要用于制作高耐磨的冷作模具，可以代替硬质合金。



2　热作模具钢
我国过去常用的热作模具钢有5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V钢。5CrMnMo钢用做中小型锻模，5CrNiMo钢主要用做大中型锻模。但5CrNiMo钢的淬透性不够高，回火稳定性也不够高，其性能不能满足大截面锻模对性能的要求。3Cr2W8V钢广泛用做黑色和有色金属热挤压模和Cu、Al合金的压铸模。这种钢的热稳定性高，使用温度达650℃。但钨系热作模具钢的导热性低、冷热疲劳性差。我国在20世纪80年代初引进国外通用的铬系热作模具钢H13(4Cr5MoSiV1)，H13钢有良好的冷热疲劳性，在使用温度不超过600℃时代替3Cr2W8V钢，模具寿命有大幅度提高，因此H13钢迅速得到推广应用，其产量已超过3Cr2W8V钢。为适应压力加工新工艺、新设备对模具钢在强韧性和热稳定性方面更高的要求，国内外研制了不少的新热作模具钢。
2.1　热锻模具钢
5CrNiMo钢是我国使用最广的热锻模具钢，但在使用中发现5CrNiMo钢的淬透性不能满足大截面锤锻模的需要，截面尺寸大于300mm时，心部硬度已不能满足要求，5CrNiMo钢的使用温度不超过500℃。表11为一些新的热锻模具钢的化学成分。5CrNiMoV钢是国外广泛使用的锻模用钢，55CrNiMoV6是德国的钢号，这些钢中的Cr、Ni、Mo含量均高于国产5CrNiMo钢，并含有少量的V，在400mm×400mm截面上可以完全淬透，回火稳定性比5CrNiMo高出100℃，做大截面热锻模具，其使用寿命高于5CrNiMo钢。国内在20世纪80年代对此做过大量的分析和研究，并推荐5CrNiMoV钢用于大型、复杂的重载荷锤锻模[7]。


　  5Cr2NiMoVSi钢与5CrNiMo钢相比，碳含量稍低，提高了Cr和Mo的含量并加入适当的V和Si，因之有高的淬透性，经过调质后可在500mm×500mm截面上保持表面和心部的硬度一致。在回火时，由于析出M2C和MC型碳化物，使钢有二次硬化。45Cr2NiMo2VSi钢中碳和硅稍有降低，更适宜于做锤锻模。这两种钢的热稳定性比5CrNiMo高出150℃以上(见表12)，并具有高的高温强度和韧性(见表13)。这两种钢分别用于制造3t以上锻锤模和4000t以上机械压力机锻模，使用寿命较5CrNiMo和55CrNiMoV6提高0.5～1.5倍。3Cr2MoWVNi钢有二次硬化效应和比较高的热稳定性，用做热锻模有高的使用寿命[7]。Ди32钢(俄)有高的淬透性，可用于500mm×500mm截面的热锻模，具有比较高的热稳定性和强韧性。


2.2　热挤压用模具钢
H13已是国内外广泛使用的热作模具钢，在使用温度不超过600℃时，有良好的冷热疲劳性能，用做热挤压模和铝合金压铸模有比较高的使用寿命。但一般电炉冶炼的H13钢有较大的尺寸效应，在截面超过120mm以后，心部韧性显著下降，国外采用炉外精练、高温扩散退火、等向锻造等工艺，以改善其尺寸效应，减小Cr和Mo的成分偏析，国内多采用电渣重熔等工艺。3Cr3Mo3V钢是一种在国外应用较广的钼系热作模具钢，其性能介于铬系和钨系之间。为提高这种钢的热稳定性，可加入3wt%Co。
近年国内外研制了一些强韧性好、热稳定性高的热作模具钢，表14列出了一部分有代表性的钢的化学成分。这些钢是在钼系3Cr3Mo3V钢的基础上发展起来的。QR080M是瑞典在20世纪80年代初研制成的一种热作模具钢，通过优化合金元素的配比，在合金元素总含量不高的情况下，使钢具有比较高的高温性能和冷热疲劳性能[18]，QR090M是QR080M的改进钢号[19]，新开发的HOTVAR钢据称有优良的抗高温磨损能力。QDH钢是日本山阳特钢最近开发的热作模具钢，较之H13钢，这种钢有更好的高温强度、抗软化能力和冷热疲劳抗力，其冲击韧性亦稍高于H13钢的[20]。GS2999是德国Thyssen钢厂最近开发的热稳定性高的耐磨热作模具钢，经1050～1100℃淬火650℃回火后，硬度可以保持46HRC。


我国研制成的HM1钢是在3Cr3Mo3V钢的基础上增加钨并提高钒含量，在保持较好的强韧性条件下提高其热稳定性(国外加入钴)，有比较好的综合性能，广泛地用于制作热挤压模、精锻模、有色金属压铸模等[223]，TM钢与QR090M钢的成分不同之处是加入1wt%W[2]。Y4钢的成分与QR090M不同之处是加入少量的Nb和微量B[2]。HD2钢的研究工作表明适当的合金元素配比对改善钢的性能是十分重要的，1wt%Ni能增加二次硬化峰值硬度，提高断裂韧度和钢的室温及高温塑性及韧性，少量Nb可以改善淬火工艺性能，但使塑性和韧性有所降低，硼能提高钢的室温和高温强度，而对钢的室温塑性和断裂韧度没有太大的影响。HD2钢有高的热稳定性，可以在700℃工作仍能保持40HRC的硬度。回火时MC和M2C的沉淀强化对高的热稳定性起主要作用，基体的高的回复和再结晶抗力也有重要贡献[21]。表15为HD2钢与3Cr2W8V钢的高温力学性能对比(43HRC)。在相同硬度(43HRC)时，HD2钢的断裂韧度比3Cr2W8V钢高出30%[21]。0.2A1是一种基体钢，在高速钢的基体上添加非碳化物形成元素Si和Al和弱碳化物形成元素Mn，具有比较高的热稳定性，断裂韧性高，碳含量适当，既可用于做热挤压用模具，也可以做冷作模具，有比较好的使用效果[223]。

2.3　析出硬化钢

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2.3　析出硬化钢
析出硬化热作模具钢的特点是制作的模具在淬火和低温回火后进行机械加工，此时模具的硬度约为40HRC，加工后直接使用。在使用中模具表层受热产生碳化物析出，导致二次硬化，硬度可达48HRC，而心部组织未发生转变，此时模具可以同时具有表层所需要的高温强度和心部的高韧性。由于模具是在机加工前进行热处理，不存在热处理畸变和表面氧化脱碳问题。析出硬化钢在20世纪50年代已出现，如3Ni23Mo钢(0.2wt%C)，70年代，日本研制了不少析出硬化钢，较成熟的是YHD3[22]，其高温强度优于3Ni23Mo钢，并已得到较广泛的使用，用于制作300mm×400mm截面的压力机模具。YHD3钢的化学成分(质量分数，%)为0.2C、0.80Ni、2.80Cr、1.80Mo、0.70W、1.00Co、0.40V、余量Fe。YHD3钢存在的问题是热处理后硬度高，不易加工，另外还含有1wt%Co。我国研制了一种无钴析出硬化型热作模具钢2Cr3Mo2NiVSi(简称PH钢)，其化学成分(质量分数，%)为0.19C、0.75Si、0.55Mn、2.75Cr、2.00Mo、1.00Ni、0.40V、余量Fe，还加入0.05～0.12Zr。这种钢用于制作压力机锻模，使用寿命比5CrNiMo高出1～1.5倍，该钢经10.0℃淬火和400℃回火后硬度为44HRC，析出硬化量为3～4HRC。PH钢仍存在不易切削加工的问题，加入少量Ca或Zr可以有所改善。我国有关单位曾选择了27种国内外应用和新研制成功的热作模具钢，对其基本力学性能、工艺性能和使用性能进行测试和对比，并提出了各类热作模具的选材准则[2]。
3　塑料模具钢
塑料成形用模具产值在工业发达国家已在模具工业总产值中占首位。根据塑料品种在性能上的差异及制品的形状尺寸、质量、精度要求，对模具钢性能要求，主要有以下几个方面：适当的综合力学性能、比较好的耐磨性，良好的切削加工性能、抛光性能、花纹图案光蚀性能、耐蚀性及焊接性能。
对于塑料模模架和对技术性能要求不高的型腔模具一般用中碳钢制作，如S50C、S55C(相当于我国的优质碳素结构钢50、55)，在正火态使用，硬度为180～220HB。用这种钢制作的型腔模具，由于硬度低、耐磨性差、表面光洁度低，制作出的塑料制品质量差，模具寿命低。用于制作技术性能要求高和使用寿命长的型腔模具，需使用专用塑料模具钢。我国过去无专用塑料模具用钢。近年在引进国外塑料模具用钢的同时，自行研制和开发出一些新的塑料模具专用钢。
3.1　预硬型塑料模具钢
预硬型塑料模具钢是在含0.3wt%～0.5wt%C的基础加入适当的Cr、Mn、Ni、Mo、V等元素而制成的，一般在钢厂经过充分锻打后制成模块，预先热处理至要求的硬度后，供使用单位制模。一些典型钢的化学成分见表16。P20钢最初由美国提出，用作预硬型塑料模具的专用钢，其化学成分(质量分数，%)为0.30C、0.30Si、0.30Mn、0.75Cr、0.25Mo、余量Fe，以后为改善其性能和适应模具尺寸日益增大的需要，钢中的C、Mn、Cr、Mo的含量进一步提高。P20钢的淬火温度为830～870℃，回火温度为550～600℃，预硬至30～35RHC。目前，P20是国外使用最广泛的预硬型塑料模具钢，已列入中国合金工具钢标准(即3Cr2Mo钢)，并已广泛为一些工厂采用。718是瑞典生产的改型P20钢(P20+1wt%Ni)，较P20有更高的淬透性，调质后可在大截面尺寸保持硬度均匀一致。过去要求预硬硬度为29～35HRC，近年提高至36～40HRC(718HH)。上述两类钢各国模具钢生产厂家均生产并不断改进，并有自己的牌号，但成分上略有差异。中国一些工厂使用这些钢时，有时将预硬硬度降至28HRC左右，以克服切削加工上的困难[25]。


3.2　易切削预硬塑料模具钢钢[25]
为了改善预硬塑料模具钢的被切削性能，可加入易切削元素。美国、日本、德国都发展了一些易切削预硬钢。国外易切削预硬钢主要是S系和S2Se系，但Se价格较贵。S系易切削钢在低、中速切削条件下具有良好的被切削性，但热变形后沿变形方向伸长的MnS增加了钢材的各向异性，显著降低钢的横向塑性和韧性，在截面增大时，硫化物的偏析比较严重，因此，德国开发了经钙处理的塑料模具钢，其被切削性能不如含硫钢。我国研制了一些含硫易切削预硬塑料模具钢，如8Cr2MnWMoVS和S2Ca复合易切削塑料模具钢5CrNiMnMoVSCa(简称5NiSCa)。表17为一些易切削预硬塑料模具钢的化学成分。5NiSCa钢采用了S2Ca复合易切削系和喷射冶金技术，改善了硫化物的形态、分布和钢的各向异性，在大截面中硫化物的分布仍比较均匀。5NiSCa钢有高的淬透性，研究表明硫化物夹杂不影响钢的镜面抛光性，该钢经860～900℃淬火和575～650℃回火后，硬度为35～45HRC，可顺利进行各种加工，用于制做大、中、小型塑料模具。P20BSCa钢的性能与5NiSCa相近，P20BSCa钢淬透性高、价格较低廉、工艺性好，可用于制作各种尺寸的注塑模，特别是大型注塑模。


3.3　非调质塑料模具钢
非调质塑料模具钢不经调质处理，锻、轧后可达到预硬硬度，有利于节约能源、降低成本、缩短生产周期。例如中碳锰硼系空冷贝氏体钢可用于制作塑料模和橡胶模，为改善其切削加工性，可加入S、Ca易切削元素[26227]。如非调质塑料模具钢FT的主要化学成分(质量分数，%)为0.23C、0.21Si、1.94Mn、1.00Cr、0.18V、0.04Ti、0.0.9P、0.076S、0.008Ca、0.0.2RE、余量Fe。通过控制钢的化学成分，可使<100mm的圆钢轧后空冷心部的硬度达到30～35HRC，Ca2RE复合变性的硫系易切削钢在低、中、高速进行切削时在前刀面均能形成保护膜，比S2Ca复合系易切削钢有更好的切削性能[28]。近年国内宝钢开发出低碳非调质贝氏体型大截面塑料模具钢系列，工业试生产表明500mm厚板坯热轧后空冷，硬度沿截面分布较均匀，结果见表18。

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3.4　时效硬化钢
时效硬化钢有马氏体时效钢和低镍时效钢两类，马氏体时效钢含高镍，价格昂贵，我国极少使用。表19为一些低镍时效钢的化学成分。其中PMS钢成分与日本的NAK80相近，Cu可起时效强化作用，为改善切削加工性，可加入0.1wt%S，经850～900℃固溶处理后硬度为30～32HRC，经490～510℃时效后硬度可达40～42HRC[3]。25CrNi3MoAl成分与N3M相近，是一种低镍时效钢，经880℃淬火和680～700℃高温回火后，硬度为20～25HRC，可进行机械加工，再经520～540℃时效，硬度达到38～42HRC，时效是靠析出与基体共格的有序金属间化合物NiAl而得到强化[25]。06Ni6CrMoVTiAl钢采用850℃×8h固溶处理后，硬度为20～28HRC，切削性能和抛光性能都很好，经(500～550)℃×4h时效处理后，硬度为43～48HRC，热处理后畸变很小[7]。时效硬化钢适于制作高精度塑料模具、透明塑料用模具等。
3.5　耐蚀塑料模具钢
塑料制品在以化学性腐蚀塑料为原料时，模具需具有防腐蚀性能，一般采用耐蚀钢制造模具，此时还要求有较好的耐磨性。常用的钢种为4Cr13(420)、9Cr18、1724PH。为了改善这类钢的切削加工型，国外近年开发出易切削预硬耐蚀塑料模具钢，如GS2083S、168S。PCR是我国开发的一种耐蚀塑料模具钢，这些钢的化学成分见表20。4Cr13和9Cr18为马氏体不锈钢，1724PH和PCR属于马氏体沉淀硬化不锈钢。PCR经1050℃淬火后获得单一板条状马氏体，硬度为32～35HRC可以进行切削加工，经460～480℃时效后，硬度为42～44HRC，有较好的综合力学性能良好的抗蚀性[3]。


3.6　冷挤压成型塑料模具用钢
冷挤压成型的制模方法具有生产效率高、模具精度高、表面光洁度好等优点，一些具有复杂型腔的塑料模具可采用此法制造。国外有专用钢种，我国一般常用工业纯铁、20、20Cr、12CrNi3等钢制作。我国研制成一种冷挤压成形专用钢LJ。表21为某些冷挤成型塑料模具用钢的化学成分。对这类钢要求有低的含碳量，退火后的硬度应尽可能低，挤复杂型腔时≤100HB，挤浅型腔时≤160HB。在这类钢中可加入能提高淬透性而固溶强化效果又小的合金元素，Cr是比较理想的加入元素，硅含量应尽量低。这类钢在冷挤压成形后均进行渗碳，然后淬火和回火，表面硬度为58～62HRC。LJ钢热处理后，表面得到回火马氏体及少量残留奥氏体上分布着粒状碳化物，心部是针状铁素体、M2A岛和多边铁素体的混合组织，表面的高硬度、高耐磨性和心部的强韧性得到良好的配合[1]。


4　我国模具钢发展中存在的问题和对策
2003年我国14家特钢厂生产合金工具钢约23万吨，绝大部分用于制作模具[30]。此外，部分轴承钢、弹簧钢、高速钢等也用于制作模具。估计制造模具用的合金钢约30万吨左右，还有大量碳素钢用于制造模架。近年国外模具钢的进口量日益增加，其价格为国产同类钢材的3～4倍。随着我国模具行业的快速发展，我国模具用钢量逐年增长。模具用钢的费用约占模具产值的10%左右，因此粗略估计，2005年模具用钢费用约为60亿元。对我国模具钢发展中存在的问题及应采取的对策，提出如下建议。
4.1　加速模具钢生产的制品化、精料化和模具钢经销的商品化
模具生产厂点需要多种规格的模具钢，如圆钢、扁钢、厚板、模块等，甚至是精加工过或已淬火、回火过的制品，用户只需进行最后加工，这样可以显著缩短制模周期，减少锯料、改锻中的消耗。日本大同特殊钢公司可以提供6个通用模具钢号2500多种规格的精加工模块[30]。一些工业发达国家冶金企业供应经机加工的合金模具钢制品已达50%～60%，我国这方面近年已有进步，但有较大的差距[31]。目前我国模具生产厂点据不完全统计约有3万家，大中型企业不过100家左右[32]。绝大部分生产厂点需要的模具钢数量不大，而且需要多品种多规格。越来越多的模具制造厂点要求在模具设计完成后，模具钢供应厂商能迅速提供所需钢材，减少库存钢材数量，缩短制模周期。我国钢材生产企业尚不适应这一商品市场机制，往往要求一次订货量在5t或10t以上，供货周期长，而国外一些模具钢生产厂或模具钢供货商有足够的库存容量，能及时提供客户所需钢材，这是进口模具钢材在我国的使用日益扩大的重要原因。近年来，国内已有特钢厂开始重视模具钢的深加工，成立了模具钢配送中心，国内建成专业的模具钢板材加工厂和一些较大规模的模具钢销售公司，但在销售服务方面与国外尚有不小的差距。
4.2　进一步提高模具钢的质量
我国一些较大规模的特钢厂已采用新的设备和工艺生产模具钢，如炉外精炼、真空冶炼、电渣重熔、快锻机，个别特钢厂还配备有精锻机，模具钢的质量有了很大的提高，如D2、P20等钢已批量出口。但整体而言，我国模具钢产品在表面质量、尺寸精度、碳化物的颗粒度与不均匀度方面与国外尚有差距，还缺乏严格的国家标准和厂控标准。
H11和H13钢是国际上使用量最大的热作模具钢。国外一些模具钢生产厂为不断改善其质量，特别在提高其等向性和减少偏析方面，作了大量的研究工作。例如奥地利Bohler钢厂对H13钢，在冶炼方面采用电弧炉+真空脱气+电渣重熔工艺，锻造上采用等向锻造工艺，并采用特殊的热处理工艺(ISOBLOC2000)。与采用常规工艺处理的钢比较，Cr的显微偏析度由1128降为1108，Mo的显微偏析度由1180降为1119，在截面尺寸为300mm×480mm、硬度为(43±2)HRC时，心部的冲击韧度与表面的冲击韧度的比值约为0.87，显著改善了钢的等向性能。近年该厂用真空电渣重熔(VMR或VAR)代替电渣重熔工艺，生产出牌号为W400VMR的H13钢，进一步提高了钢纯净度和冲击韧度。
工业发达国家一直在努力提高模具钢的纯净度、致密度、均匀性和质量稳定性。日本山阳特殊钢规定高纯洁度模具钢中[O]≤10×10-6、S≤50×10-6[32]，因为钢的纯净度的进一步提高可以显著提高钢的韧性和抗冷热疲劳性能。对大型模具还必须采用真空除气、高温扩散退火，减少合金元素的偏析，并使用等向锻造工艺，提高等向性，使模具钢的横向和厚向的塑性和韧性达到纵向的80%～90%以上。我国还需要在这方面进一步开展工作。
对预硬型塑料模具钢，用户一般要求整体的硬度在29～35HRC，但在大模块内同一截面硬度差值要小于3HRC，国内外不少科技工作者致力于研制和开发718钢的合理的预硬化工艺。国内近年有的单位曾对718钢的淬火过程进行有限元数值模拟，设计了新的淬火工艺，例如尺寸为1000mm×800mm×510mm的模块，采用加热到930℃保温使之完全奥氏体化，然后直接出炉空冷，模块表面和心部都得到了100%贝氏体组织。对实际模块的试验验证表明，模块经过空冷淬火后，整个截面的硬度很均匀，最大差值为2.5HRC[33]。
国内某特钢厂近年进行过“以轧代锻”工艺，用初轧机对D2等高合金模具钢模铸钢锭热送，直接加热开坯，制成宽度达600mm的扁钢，成材率达80%以上，在钢中加入稀土合金，明显降低了共晶碳化物不均匀度级别[34]。今后我国模具钢生产厂需要与研究单位和高校合作在应用基础方面和进一步提高模具钢的质量方面开展深入的研究工作。
4.3　实现模具钢生产的专业化、加强创建品牌意识
模具钢的生产和经营都具有特殊要求。工业发达国家的模具钢生产都集中在少数几个厂。我国模具钢生产单位分散，大部分特钢厂都生产模具钢，由于装备不配套，缺少专门的生产线，影响产品的质量和竞争力[32，35]。1995年以后，国内已有特钢厂把模具钢作为开发的重点技改项目，引进国外先进的模具扁钢专业化生产线，但我国模具钢生产分散的状况尚未根本改变。
我国在冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等方面已开发出不少有一定特色的新型模具钢，其中一些钢的性能优异，达到或超过国外同类钢的水平。一些钢经过推广应用，表明可以解决模具设计、制造和应用中的技术难题，能大幅度提高模具寿命，取得显著的经济效益。但这些新钢的推广数量和应用范围不够大，每年生产的数量加在一起只占模具钢消耗量的2%～3%。主要原因是由于我国模具钢的生产尚未走制品化、精料化的道路，经销方式不适应商品市场的要求，加之生产厂的品牌意识不强。解决了这些问题，这些性能良好的新型模具钢有广阔的推广前景，将会产生巨大的经济效益。
我国已经有了较完整的模具钢系列，需要不断提高其质量，扩大应用，在应用中进一步存优去劣，不需要重复开发研制。同时，完善我国的模具钢系列，例如开发粉末冶金模具钢，多元易切削系塑料模具钢，建立玻璃、陶瓷，耐火砖和地砖等成形模具用钢系列等。

zhjiju

转自中国金相网。


他奶奶的，图表复制不上。

文玩天下

这也看的很清楚了。

weiyanbang12

问
什么是最完美的材料最完美的刀
答
没有，从来没有

普京

还是老汉我出手吧

普京

继续出手

普京

再次出手

普京

出手出手

普京

其他的在刀具上应用不多，暂时先免了。

普京

应该有用吧

大漠飞虹

学习了大侠们

普京

冲击韧性是作为刀具的钢必须要考虑的一项指标。

qq0318019

好实用的东西！！应该可以射精了！！！