摘要：簡要介紹了國內常用模具鋼的種類及發展概況，簡述了常用主要零件材料的效能及熱處理工藝，及發展現狀及技術趨勢。
關鍵字：模具材料衝裁模具效能及熱處理工藝
近年來，伴隨著製造業的迅速發展，我國的模具工業一直以15%左右的增速快速發展，在世界模具產值中所佔比例顯著提高。模具製造的首要問題是模具材料。製造模具及其零件的材料有很多，如鋼，鑄鐵，非鐵合金及其合金、高溫合金、硬質合金、鋼結硬質合金、有機高分子材料、無機非金屬材料、天然或人造金剛石等。
但其中鋼是用的最多，應用範圍最廣的材料。目前我國模具用鋼廣泛，除了工具鋼(碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼)外，還有軸承鋼、彈簧鋼、調質鋼、滲碳鋼、不鏽鋼等，鋼種達數十種之多，但常用的只有20餘種，而用量最多的是cr12、cr12mov、crwmn、3cr2w8v、5crmnmo、5crnimo、45、40cr等。
一． 模具鋼的分類及發展
模具用鋼主要分三大類，冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼。
目前我國常用的冷作模具鋼仍多是碳素工具鋼（t7a、t8a、t10a、t12a）、低合金工具鋼crwmn、高碳高鉻鋼cr12、cr12mov、高速鋼w18cr4v、w6mo5cr4v2等傳統的典型鋼種，不過也引進。研製了多種新的鋼種以適應不斷提高的要求。
熱作模具鋼主要用於製造高溫狀態下進行壓力加工的模具，如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓模具等。隨鍛壓機械能力的加大、加工件形狀的複雜化，尤其是被加工材料加工難度的增大，如加工鈦合金、高合金鋼、不鏽鋼和耐熱鋼，模具趨向大型化、高效能。對熱作模具用鋼效能的要求也越來越高，傳統的熱作模具鋼5crnimo和5crmnmo鋼由於熱強性、熱穩定性較低、易龜裂和塌陷，使用壽命短。
3cr2w8v鋼由於鎢含量高、耐熱振性較差、易熱疲勞，導致龜裂等缺陷。近年來，一些具有較高的熱強性、高的熱疲勞性和良好的韌性的新型熱作模具鋼相繼問世。
由於塑料模具的快速發展，目前塑料模具材料已逐漸形成了較獨立的體系,但國內塑料成型模具材料尚未形成系列，一般塑料模具常採用正火態的45鋼或40cr鋼經調質製造。硬度要求較高的塑料模具採用crwmn或cr12mov等鋼製造。近年來，我國新型塑料模具鋼的研製取得了一定進展，並引進了一些在國外已通用的鋼種，以滿足塑料模具鋼多方面的效能要求。
二． 衝裁模
衝裁模具，是在冷衝壓加工中，將金屬或非金屬加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備。是沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
當被衝裁加工的材料較硬或變形抗力較大時，衝模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多採用低碳鋼表面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在衝模零件斷面尺寸較大時，淬火後其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數很大的壓床上工作時，由於它的耐衝擊性好反而成為優點。
對於固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還可以採用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的效能。對於凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械效能較好的模具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等。
所以在製造衝裁模具的材料應有一定的選擇，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。
1．碳素工具鋼：在模具中應用較多的碳素工具鋼為t8a、t10a等，優點為加工效能好，**便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。
2.低合金工具鋼：低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。
與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用於製造模具的低合金鋼有 crwmn、9mn2v、7crsimnmov、6crnisimnmov等。
3. 高碳高鉻工具鋼：常用的高碳高鉻工具鋼有cr12和cr12mov、cr12mo1v1，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次於高速鋼。
但碳化物偏析嚴重，必須進行反覆鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用效能。
4. 高碳中鉻工具鋼：用於模具的高碳中鉻工具鋼有cr4w2mov、cr6wv 、cr5mov等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩定性。
與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，效能有所改善。
5. 高速鋼：高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。
模具中常用的有w18cr4v和含鎢量較少的w6mo5 cr4v2以及為提高韌性開發的降碳降釩高速鋼 6w6mo5 cr4v。高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分布 。
6. 基體鋼：在高速鋼的基本成分上新增少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的效能。
這樣的鋼種統稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優於高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6cr4w3mo2vnb、7cr7mo2v2si、5cr4mo3simnval等。
7. 硬質合金和鋼結硬質合金：硬質合金的硬度和耐磨性高於其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。
用作模具的硬質合金是鎢鈷類，對衝擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質合金。對衝擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質合金。 鋼結硬質合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、 鉬 、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化鈦或碳化鎢為硬質相 ，用粉末冶金方法燒結而成。
鋼結硬質合金的基體是鋼，克服了硬質合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結硬質合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低於硬質合金，但仍高於其它鋼種，經淬火、回火後硬度可達 68 ~ 73hrc。
8.新材料：衝裁模具使用的材料屬於冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。
主要效能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發展趨勢是在高合金鋼d2（相當於我國cr12mov）效能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。
如美國釩合金鋼公司的8crmo2v2si、日本大同特殊鋼公司的dc53(cr8mo2siv)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動化、大批量生產而開發的粉末高速鋼。如德國的320crvmo13，等。
為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須採用熱、表處理新技術，尤其是表面處理新技術。除人們熟悉的鍍硬鉻、氮化等表面硬化處理方法外，近年來模具表面效能強化技術發展很快，實際應用效果很好。其中，化學氣相沉積（cvd）、物理氣相沉積（pvd）以及鹽浴滲金屬（td）的方法是幾種發展較快，應用最廣的表面塗覆硬化處理的新技術。
它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要的意義。
模具技術的發展應該為適應模具產品「交貨期短」、「精度高」、「***」、「**低」的要求服務。在不久的將來中國的模具將會有更大發展。
常用模具材料和沖件材料規格
一 常用模具材料 1.ss41 jis 低碳機械構造用鋼 含c量0.30 不能進行熱處理,硬度不高 塑性好,強度較低,易進行切削加工,可滿足模具中非成形模板對效能的要求 適用於模具結構中的打背板,上 下托板,上 下墊腳,上 下模座,墊板,夾板等受力不大的模板和零件 2.skd11 jis 冷間加工合...
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