模具钢的工艺特性及其分类和等级

一．钢材的定义

钢材是指含碳量在0.0218％～2.11％的铁碳合金。在普通钢材中，添加Cr，Mo，V，Ni等合金成分就得到了合金钢，我们的模具钢材都属于合金钢。

二．改变钢材性能的办法

1.合金成分

（1）碳：C

作用：增加淬火组织的硬度；形成碳化物，提高耐磨性；降低韧性；降低可焊性。

（2）铬：Cr

作用：提高钢的硬度，形成坚硬及稳定的碳化铬，从而改善耐磨性；能提高钢的淬透性；当Cr含量超过12%时，具有耐腐蚀作用，并提供良好的抛旋光性。

（3）钼：Mo

作用：Mo是强碳化物形成元素，提高耐磨性；Mo＞0.5％能抑止其他合金元素引致之回火脆性；提高红硬性，热强度；提高淬透性，回火稳定性。

（4）钒：V

作用：可以形成高硬度碳化物，提高耐磨性；细化钢的晶粒，降低过热敏感性；提高钢的强度、韧性及回火稳定性。

（5）镍：Ni

作用：Ni能提高钢的淬透性；Ni能细化晶粒；

（6）硫：S

作用：常以MnS形式存在钢中，割裂基体的连续性，恶化材料的韧性、抗腐蚀性、抛旋光性、放电加工性、蚀纹性，可提高材料的切削能力。

2.冶炼工艺

（1）普通炼钢工艺

（2）电渣重熔（ESR）

将粗钢坯置于电渣炉中，通入强电流，使电炉产生很高的温度，使粗钢坯熔化成钢水，钢水流经电渣，杂质被电渣过滤吸附，从而达到纯化的效果。整体重熔速度快，但一些非常细小的杂质并未除去。

（3）真空电弧重熔（VAR）

在真空炉里，通入强电流在钢坯上，钢坯底部开始熔化，杂质汽化成气体被抽走，从而将钢材纯度提高，而且它是一滴一滴地凝固，凝固速度非常快，组织变得很致密。特点是杂质去得彻底，但整体重熔速度慢。

3.热处理

钢材的热处理是指经过加热然后冷却，通过控制钢材的加热温度、保温时间及冷却速度来改变钢的性能，以满足加工或使用要求的工艺过程。

主要的热处理工艺有：退火、正火、淬火、回火。

三．模具钢按用途分类

1.冷作模具钢

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。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等。

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。

四．模具对钢材的要求

一般把模具按使用寿命的长短分五级：一级在百万次以上，二级是50万-100万次，三级在30万-50万次，四级在10万-30万次，五级在10万次以下。

一级与二级模具都要求用可以热处理、硬度在HRC50左右的钢材，否则易于磨损，注塑出的产品易超差，故所选的钢材既要有较好的热处理性能，又要在高硬度的状态下有好的切削性能，当然还有其他方面的考虑。

通常选用瑞典的8407、S136，美国的420、H13，欧洲的2316、2344、083，或日本的SKD61、DC53（原为五金模材料，特殊情况下使用）。

有强腐蚀性的塑胶一般选S136，2316，420等钢材，弱腐蚀性的除选S136，2316，420外，还有SKD61，NAK80，PAK90，718M。

产品的外观要求对模具材料的选择亦有很大的影响。透明件和表面要求抛镜面的产品，可选用的材料有S136，2316，718S，NAK80，PAK90，420，透明度特高的模具应选S136，其次是420。

三级模具用预硬料多，牌号有S136H，2316H，718H，083H，硬度HB270~340。

四、五级模具用P20，718，738，618，2311，2711，对于要求特低的模具，还有可能用到S50C，45#钢，即直接在模胚上做型腔。