模具钢的材料属性及要求

一.钢材的定义

钢的含碳量为0.0218％-2.铁碳合金的11%。在普通钢材中加入Cr、Mo、V、Ni当合金成分得到合金钢时，我们的模具钢属于合金钢。

改变钢材性能的主要方法有三种：

1.合金成分

（1）碳：C

（2）铬：Cr

功能：当Cr当含量超过12%时，具有耐腐蚀性和良好的抛光性。

（3）钼：Mo

作用：Mo是提高耐磨性的强碳化物形成元素；Mo>0.5%能抑制其他合金元素引起的回火脆性；提供红硬度和热强度；提高淬火性和回火稳定性。

（4）钒：V

功能：可形成高硬度碳化物，提高耐磨性；细化钢颗粒，降低过热敏感性；提高钢的强度、韧性和回火稳定性。

（5）镍：Ni

功能：能提高钢的淬透性；能细化晶粒。

（6）硫：S

常以MnS钢中存在形式，分裂基体的连续性、韧性、耐腐蚀性、抛光性、放电加工性和腐蚀性，可提高材料的切割能力。

2.冶炼工艺

(1)电渣重熔（ESR）

将粗钢坯放入电渣炉中，进入强电流，使电炉产生高温，使粗钢坯熔化成钢水，钢水流过电渣，杂质被电渣过滤吸附，达到纯化效果。整体重熔速度很快，但一些非常小的杂质还没有被去除。

(2)真空电弧重熔（VAR）

在真空炉中，钢胚通过强电流进入，钢胚底部开始熔化，杂质蒸发成气体，提高钢的纯度，一滴一滴凝固，凝固速度非常快，组织变得非常致密。其特点是杂质完全去除，但整体重熔速度较慢。

3.热处理

钢的热处理是指通过控制钢的加热温度、保温时间和冷却速度来改变钢的性能，以满足加工或使用的要求。

主要的热处理工艺有：退火、淬火、回火。

二.模具钢按用途分类

1.冷作模具钢

冷模钢主要用于制造冷冲裁模具、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、粉末压制模具等。冷模钢的范围很广，从各种碳工具钢、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

热模钢主要用于制造热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热锻模具等高温工件的压力加工模具。常用的热模钢包括：添加中高碳含量Cr、W、Mo、V合金模具钢等合金元素；高合金奥氏体耐热模具钢有时用于热作模具钢的特殊要求。

3.塑料模具钢

由于塑料品种繁多，塑料产品的要求也非常不同，塑料模具材料的制造也提出了不同的性能要求。因此，许多工业发达**已经形成了广泛的塑料模具钢系列。包括碳结构钢、渗碳塑料模具钢、预硬塑料模具钢、及时硬化塑料模具钢、耐腐蚀塑料模具钢、易切割塑料模具钢、整体硬化塑料模具钢、马氏体及时钢、镜面抛光塑料模具钢等。

三.模具对钢材的要求

对钢材的要求按使用寿命长度分为五级：

一般来说，模具根据使用寿命的长度分为五百万次以上，二级50万-100万次，三级30万-50万次，四级10万-30万次，五级10万次以下。

需要热处理和硬度HRC50左右的钢材，否则容易磨损，注塑产品容易超差。因此，所选钢材不仅要有良好的热处理性能，还要有良好的高硬度切割性能。当然还有其他考虑因素。

瑞典通常选择8407，S136，美国的420、H欧洲2316、2344、083或日本SKD61、DC53(原为五金模材料，特殊情况下使用)。一般选用腐蚀性强的塑料S除弱腐蚀性外，136、23

产品的外观要求对模具材料的选择也有很大的影响。透明部件和表面需要抛光产品，可选材料包括S136、2316、718S、NAK80、PAK90、420模具90、420极高S136，其次是420。

三级模具预硬料多，牌号多S136H、2316H、718H、083H，硬度HB270-340。

四五级模具P20、718、738、618、2311、2711，也可用于要求极低的模具S50C、45#钢，即直接在模胚上做型腔。