國內(nèi)模具鋼近期發(fā)展重點(diǎn)
　　目前我國模具選材用鋼較為廣泛，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(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、不銹鋼等，鋼種達(dá)數(shù)十種之多，但常用的只有二十余種，而用量最多的只有八種： Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、45、40Cr。據(jù)估計(jì)，這八個(gè)鋼號(hào)年用量占我國模具鋼年總用量的80％。
　　隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和少、無切削工藝廣泛應(yīng)用，對(duì)模具鋼性能提出了更多、更高的要求，常用鋼種已經(jīng)不能完全滿足需要，迫切需要研制和應(yīng)用新型模具鋼。
　　近年，國內(nèi)研制了近二百種新型模具鋼種，如超硬高速鋼W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等；強(qiáng)韌耐磨鋼7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等；高速鋼基體鋼 65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等；中碳超高強(qiáng)度鋼 4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等；時(shí)效鋼25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等；火焰淬火鋼7CrSiMnMoV、7Cr2 SiMnMoV TiRe等；易切削模具鋼8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引進(jìn)了國際通用的幾種美國鋼號(hào)，如 D2（Cr12MolV1）、H13（4Cr5MoV1Si）、P20（3Cr2Mo）等。新鋼種滿足了模具較高力學(xué)性能、特殊工藝性能和特殊使用性能的需求，解決了模具設(shè)計(jì)、加工、使用中的一些難題，大幅度提高了模具使用壽命，帶來十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)工業(yè)發(fā)展和少、無切削工藝廣泛應(yīng)用起了極大促進(jìn)作用。但因多種不利因素的影響，新型 模具鋼的應(yīng)用量仍然較少，年用量僅相當(dāng)于模具鋼年總用量的1／40～ l／ 50。當(dāng)然其用量仍呈逐年上升態(tài)勢(shì)。
　　90年代，我國模具工業(yè)進(jìn)人了快速發(fā)展時(shí)期，這極大地促進(jìn)了模具鋼生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。通過引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，已能生產(chǎn)高質(zhì)量的模具鋼，有些鋼種的冶金質(zhì)量已達(dá)到國際先進(jìn)水平，并有少量出口，在國際上享有一定的聲譽(yù)。但應(yīng)看到，我國模具鋼生產(chǎn)、應(yīng)用的總體水平仍然較低，存在許多長期沒有解決的問題。國產(chǎn)模具鋼絕大多數(shù)是電爐鋼，鋼的成分偏析大，純凈度低，碳化物級(jí)別偏高，疏松級(jí)別超標(biāo)，模塊的縱橫向性能相差懸殊。
　　模具鋼材料利用率低，原因是鋼材中圓棒料占85％以上，鋸料、改鍛中消耗量大；模塊、扁鋼、板材等品種很少，精品、制品更少。模具鋼改鍛效果差，絕大多數(shù)改鍛僅以模坯達(dá)到形狀、尺寸為目的，忽視組織改善，以致模坯中仍保留超級(jí)別的碳化物和不利的流線分布。模具選材和熱處理不當(dāng)也是模具鋼應(yīng)用中一個(gè)突出問題。模具設(shè)計(jì)、制造者不熟悉材料和熱處理，熱處理技術(shù)人員不熟悉模具工況條件，常常造成選材或熱處理工藝不與模具相匹配。此外，熱處理工藝執(zhí)行不嚴(yán)，熱處理設(shè)備和工藝落后，操作不當(dāng)造成模具變形、開裂，是普遍存在的。調(diào)查表明，模具因選材和熱處理不當(dāng)造成早期失效者占70％左右。表面處理在 模具上的應(yīng)用，除滲碳、滲氮外，其它擴(kuò)滲處理（滲非金屬，滲金屬）應(yīng)用很少，鍍膜和噴涂處理應(yīng)用更少。一些應(yīng)用又常因種類和工藝選擇不當(dāng)，達(dá)不到預(yù)期效果，甚至不但無益，反而有害，成為模具鋼應(yīng)用技術(shù)中一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。
　　國內(nèi)模具鋼近期發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)在下列幾個(gè)方面：
　�。�1） 提高冶金質(zhì)量，增加品種規(guī)格，壞料制品化、精品化采用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，采用先進(jìn)的冶金方法和工藝，如爐外精煉，電渣重熔，真空處理，多向鍛軋，精鍛、精軋，生產(chǎn)純凈度的優(yōu)質(zhì)鋼材；增加生產(chǎn)高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等。通過機(jī)加工、調(diào)質(zhì)處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產(chǎn)品。把我國豐富的合金資源及勞動(dòng)力資源轉(zhuǎn)化為模具鋼產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，提高國際市場(chǎng)競爭力，擴(kuò)大出口，這是我國模具鋼發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
　�。�2） 研制、推廣應(yīng)用新型模具鋼
　　國內(nèi)新型模具鋼種類繁多，但研制新型模具鋼的空間仍然很大、況且有些新鋼種性能有待改進(jìn)。如鋁合金大型鑄件日漸增多，研制大型鋁合金壓鑄模具鋼仍是當(dāng)務(wù)之急。又如建筑業(yè)近年發(fā)展很快，研制價(jià)格低、耐磨性高、有足夠強(qiáng)韌性的陶瓷、耐火磚模具鋼也是一個(gè)急需解決的課題。
　　鑒于新型模具鋼能大幅度提高模具使用壽命，能解決模具設(shè)計(jì)、制造、使用、修復(fù)中的生產(chǎn)和技術(shù)難題，能獲得巨大綜合效益，應(yīng)大力推廣應(yīng)用新型模具鋼，可望新型模具鋼應(yīng)用量逐年增加。同時(shí)也要重視老鋼種的使用，通過合理選材，采用新工藝，揚(yáng)長避短，發(fā)揮其更大效用。
　�。�3） 建立模具選材用材專家系統(tǒng)
　　隨著產(chǎn)品品種多樣化，模具工況條件復(fù)雜化，合理選材用材更顯重要和迫切。已有的研究工作積累了大量數(shù)據(jù)資料，在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充完善鋼種性能數(shù)據(jù)，總結(jié)國內(nèi)外在模具材料技術(shù)領(lǐng)域的最新成果和經(jīng)驗(yàn)，借助日益廣泛普及應(yīng)用的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立具有指導(dǎo)性強(qiáng)、先進(jìn)、可靠、實(shí)用的模具鋼選材用材專家系統(tǒng)勢(shì)在必行。

　　塑料模具零件的熱處理工藝
　　選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。
　　塑料模具的制造工藝路線
　　1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具
　　例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
　　2.高合金滲碳鋼制模具
　　例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
　　3.調(diào)質(zhì)鋼制模具
　　例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。
　　4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
　　例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。
　　5.預(yù)硬鋼制模具
　　例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼。對(duì)于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對(duì)于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配。

　　塑料模具的熱處理特點(diǎn)
　�。ㄒ唬�滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)
　　1.對(duì)于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。
　　2.對(duì)滲碳層的要求，一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm，當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm，壓制軟性塑料時(shí)滲碳層厚度為0.8～1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳。若采用碳、氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。
　　3.滲碳溫度一般在900～920℃，復(fù)雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時(shí)間為5～10h，具體應(yīng)根據(jù)對(duì)滲層厚度的要求來選擇。滲碳工藝以采用分級(jí)滲碳工藝為宜，即高溫階段（900～920℃）以快速將碳滲入零件表層為主；中溫階段（820～840℃）以增加滲碳層厚度為主，這樣在滲碳層內(nèi)建立均勻合理的碳濃度梯度分布，便于直接淬火。
　　4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同，滲碳后可分別采用：重新加熱淬火；分級(jí)滲碳后直接淬火（如合金滲碳鋼）；中溫碳氮共滲后直接淬火（如用工業(yè)純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具）；滲碳后空冷淬火（如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具）。
　�。ǘ�）淬硬鋼塑料模的熱處理
　　1.形狀比較復(fù)雜的模具，在粗加工以后即進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行精加工，才能保證熱處理時(shí)變形最小，對(duì)于精密模具，變形應(yīng)小于0.05%。
　　2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格，因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱，若采用普通箱式電阻爐加熱，應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑，同時(shí)要控制加熱速度，冷卻時(shí)應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì)，控制冷卻速度，以避免在淬火過程中產(chǎn)生變形、開裂而報(bào)廢。一般以熱浴淬火為佳，也可采用預(yù)冷淬火的方式。
　　3.淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火溫度要高于模具的工作溫度，回火時(shí)間應(yīng)充分，長短視模具材料和斷面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。