模具鋼的工藝特性及其分類和等級

一．鋼材的定義

鋼材是指含碳量在0.0218％～2.11％的鐵碳合金。在普通鋼材中，添加Cr，Mo，V，Ni等合金成分就得到了合金鋼，我們的模具鋼材都屬于合金鋼。

二．改變鋼材性能的辦法

1.合金成分

（1）碳：C

作用：增加淬火組織的硬度；形成碳化物，提高耐磨性；降低韌性；降低可焊性。

（2）鉻：Cr

作用：提高鋼的硬度，形成堅硬及穩定的碳化鉻，從而改善耐磨性；能提高鋼的淬透性；當Cr含量超過12%時，具有耐腐蝕作用，并提供良好的拋旋光性。

（3）鉬：Mo

作用：Mo是強碳化物形成元素，提高耐磨性；Mo＞0.5％能抑止其他合金元素引致之回火脆性；提高紅硬性，熱強度；提高淬透性，回火穩定性。

（4）釩：V

作用：可以形成高硬度碳化物，提高耐磨性；細化鋼的晶粒，降低過熱敏感性；提高鋼的強度、韌性及回火穩定性。

（5）鎳：Ni

作用：Ni能提高鋼的淬透性；Ni能細化晶粒；

（6）硫：S

作用：常以MnS形式存在鋼中，割裂基體的連續性，惡化材料的韌性、抗腐蝕性、拋旋光性、放電加工性、蝕紋性，可提高材料的切削能力。

2.冶煉工藝

（1）普通煉鋼工藝

（2）電渣重熔（ESR）

將粗鋼坯置于電渣爐中，通入強電流，使電爐產生很高的溫度，使粗鋼坯熔化成鋼水，鋼水流經電渣，雜質被電渣過濾吸附，從而達到純化的效果。整體重熔速度快，但一些非常細小的雜質并未除去。

（3）真空電弧重熔（VAR）

在真空爐里，通入強電流在鋼坯上，鋼坯底部開始熔化，雜質汽化成氣體被抽走，從而將鋼材純度提高，而且它是一滴一滴地凝固，凝固速度非?？?，組織變得很致密。特點是雜質去得徹底，但整體重熔速度慢。

3.熱處理

鋼材的熱處理是指經過加熱然后冷卻，通過控制鋼材的加熱溫度、保溫時間及冷卻速度來改變鋼的性能，以滿足加工或使用要求的工藝過程。

主要的熱處理工藝有：退火、正火、淬火、回火。

三．模具鋼按用途分類

1.冷作模具鋼

冷作模具鋼，主要用于制造對冷狀態下的工件進行壓制成型的模具。如冷沖裁模具、冷沖壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的范圍很廣，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼等。

2.熱作模具鋼

熱作模具鋼，主要用于制造對高溫狀態下的工件進行壓力加工的模具。如熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。常用的熱作模具鋼有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼；對特殊要求的熱作模具鋼，有時采用高合金奧氏體耐熱模具鋼制造。

3.塑料模具鋼

由于塑料的品種很多，對塑料制品的要求差別也很大，對制造塑料模具的材料也提出了各種不同的性能要求。所以，不少工業發達國家已經形成了范圍很廣的塑料模具用鋼系列，包括碳素結構鋼、滲碳型塑料模具鋼、預硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、耐蝕塑料模具鋼、易切塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、馬氏體時效鋼以及鏡面拋光用塑料模具鋼等。

四．模具對鋼材的要求

一般把模具按使用壽命的長短分五級：一級在百萬次以上，二級是50萬-100萬次，三級在30萬-50萬次，四級在10萬-30萬次，五級在10萬次以下。

一級與二級模具都要求用可以熱處理、硬度在HRC50左右的鋼材，否則易于磨損，注塑出的產品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態下有好的切削性能，當然還有其他方面的考慮。

通常選用瑞典的8407、S136，美國的420、H13，歐洲的2316、2344、083，或日本的SKD61、DC53（原為五金模材料，特殊情況下使用）。

有強腐蝕性的塑膠一般選S136，2316，420等鋼材，弱腐蝕性的除選S136，2316，420外，還有SKD61，NAK80，PAK90，718M。

產品的外觀要求對模具材料的選擇亦有很大的影響。透明件和表面要求拋鏡面的產品，可選用的材料有S136，2316，718S，NAK80，PAK90，420，透明度特高的模具應選S136，其次是420。

三級模具用預硬料多，牌號有S136H，2316H，718H，083H，硬度HB270~340。

四、五級模具用P20，718，738，618，2311，2711，對于要求特低的模具，還有可能用到S50C，45#鋼，即直接在模胚上做型腔。