模具钢与热处理

2022-03-10 16:22:07 技术专栏

1概述

随着工业技术的迅速发展，国内外的制造业逐渐用无切削、少切削加工工艺代替传统的切削加工工艺,从而使模具成为主要的成形（型）工具田。由于使用模具批量生产制件具有高生产效率、高一致性、低的耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗、生物、能源等制造领域,在我国经济发展、国防现代化和高端服务中起到了十分重要的支撑作用，也为我国经济运行中的节能降耗作出了重要贡献。工业要发展，模具须先行，没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在,模具工业水平已经成为衡量一个**制造业水平高低的重要标志,也是一个**的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。所以作为基础材料的模具钢的发展及其合适的热处理来保证高水平的模具就是至关重要的。

2模具钢

2.1模具钢的发展基础

模具钢是模具产业更重要的技术和物质基础，其品种、规格、性能、质量对模具的性能、使用寿命、制造周期以及工业产品的更新换代速度和产品向**化、多样化、个性化、再附加值化方向发展有着重要意义, 因而模具钢的水平和发展一直受到各国的重视。

近十几年来国产模具产值每年平均递增15%,高于我国GDP的增长速度。由于模具制造业的迅速发展，拉动了国产模具钢的消费，使国产模具钢市场始终处于供需两旺的状态，形势喜人。图1是历年来我国模具产值，自2005年以来，我国模具产值已居世界第三位，图2是我国主要钢厂模具钢的产量，显然国产模具钢的产量也是逐年增加（不包括民营企业产量）。

图1 2000-2010年来我国模具产值

2000 Z001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010年粉

图2 2000~2010年我国主要钢厂模具钢的产量

必须指出,在二十多年前，中国的模具在世界上默默无闻，而如今已是世人瞩目，图3是历年来我国进出口模具贸易额的变化。显然，自2008年开始，我国进出口模具贸易额已趋于平衡，而2010年开始由逆差变为顺差;2011年进口总金额为22.35亿美元，而出口总金额达30.05亿美元，即出口顺差为7.7亿美元，按当年出口冲压模具平均每吨价格为10,263美元估算，需应用30万吨的钢材。出口模具金额迅速的增加,是我国模具钢生产厂很值得注意的市场发展动向，它既增加模具钢的需求量,又将促进国产模具钢质量的提高。

近十几年来，为适应我国模具工业的发展,生产 **模具钢产品,我国生产模具钢的骨干企业如东北特钢，宝钢特钢，长城特钢和大冶钢厂等均做了大量的技术装备改造工作，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**的模具钢专业生产厂如瑞典的进口、日本日立等已经不相上下，他们还投资建立模具钢热处理生产线和加工中心,为生产高品质模具钢产品提供了可靠的硬件条件。

2.2模具钢的发展方向

根据对国内外模具钢的对比研究发现，国外模具钢的品质主要体现在:纯净、均匀、组织细小、尺寸精确。纯净系指硫、磷及夹杂物含量低，较我国精品系的优质钢还低一个数量级。均匀系指高的横/纵冲击韧性比，模块内外硬度差小于3HRC。组织细小系指碳化物细小、圆整。尺寸**系指所供模块或材料的尺寸**均以精品级的模具钢供货。上述诸方面的差距造成我国冷作模具钢在与进口钢同样强度下韧性不足，耐磨性低下；而热作模具钢的高温强度和热疲劳性能都低，使国产模具钢的模具寿命较进口钢的模具寿命明显的低。所以在现有基础条件下,我国模具钢发展应注重在以下几个方面。

2.2.1发展高纯净度模具钢

钢的纯净度提高到一定水平，不但可以改进钢的原有性能,而且可以赋予钢新的性能。日本大同特殊钢公司把SKD61(4Cr5MoSiVl)钢中硫、磷的质量分数从0.03%降到0.01%以下，冲击韧性提高1倍以上；日立金属公司把SKD61钢中的磷的质量分数从0.03% 降到0.001%，钢的冲击韧性从40J/cm2提高到130J/ cn?；德国蒂森把2344 (4Cr5MoSi V1)电渣钢中的磷的质量分数降低到? 0.003%且细晶化，钢的疲劳性能明显提高。将钢中的氧的质量分数降低，也可以显著改善钢的韧性，国外有些特殊钢厂将模具钢的氧的质量分数规定为W 15x10-6。

为了提高模具钢的纯净度，国外普遍采用二次精炼工艺，主要用真空炉外精炼、电渣重熔、真空自耗等手段生产模具钢，以提高钢的纯净度，降低钢中有害夹杂物含量。由于钢中非金属夹杂物含量降低,尤其是脆性非金属夹杂物含量降低,有效地提高钢的抛光性能和改善表面粗糙度，这对于**的塑料模具更重要。