\n\n# 模具钢材整理

分类介绍

模具钢材是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具材料是模具制造业的物质和技术基础，其中模具钢材是传统的模具材料，其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性的作用。

模具钢按用途一般可分为三大类：

1. 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。

包括：

• 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

冷作模具钢范围：从碳素工具钢、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。

特点：真空脱气精炼钢，内质纯净，机械加工性良好，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬裂，耐磨性优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲裁模。

分类（按组别）：

• W组：水淬模具钢，11个钢种，7个碳素模具钢，含碳量 0.7%-1.3%
• O组：油淬冷作模具钢（俗称油钢），4个钢种，含碳量 0.85%-1.55%
• A组：空淬中合金冷作模具钢，9个钢种，含碳量 0.5%-2.25%
• D组：高碳高铬冷作模具钢，7个钢种，含碳量 0.9%-2.5%
• S组：耐冲击工具钢，7个钢种，含碳量 0.4%-0.6%

选用原则：

• 高硬冷作类（要求高抗压耐磨）：硬度高于 HRC 60-62
• 耐冲击韧性高：硬度低于 HRC 60-62，用 S 类/A 类/调质钢
• 大型冲压模（如汽车外形）：一般用铸铁类
• 简易/寿命少：锌基合金或高分子复合材料

2. 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。

包括：

• 热锻模具
• 热挤压模具
• 压铸模具
• 热镦锻模具

常用：中高含碳量添加 Cr/W/Mo/V 等合金元素的合金模具钢；特殊要求采用高合金奥氏体耐热模具钢。

美国分类：

• 低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）
• 中铬热作模具钢（H11、H12、H13）
• 钨热作模具钢（H21，H22）

性能要求：
热冷交替工作会出现热疲劳龟裂，所以要求材料具有：

• 热强性
• 热耐磨性
• 抗裂纹能力
• 抗热疲劳性能

3. 塑料成型用模具钢

由于塑料品种多，要求差别大，因此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
• 镜面抛光用塑料模具钢

分类：

选用参考：

• 薄壁塑料箱体，批量 < 10万件：P20，HB 250～300
• 腐蚀性较强：414L
• 高寿命普通塑料模：P6 或 P20，渗碳淬火后 HRC 54-58
• 小件：O1, S7
• 高温热固性塑料模：H13 + S7 或渗碳钢 P4

SPI-SPE 模具质量等级标准：

使用性能要求

强度性能

1. 硬度：模具主要技术指标。

   • 冷作模具钢：室温 HRC 60 左右
   • 热作模具钢：HRC 40~55
   • 模具在高应力下保持形状尺寸不变，必须足够硬度。

2. 红硬性：高温工作的热作模具保持组织性能稳定的能力。

   • 碳素工具钢：180~250℃ 保持
   • 铬钼热作模具钢：550~600℃ 保持
   • 主要取决于化学成分和热处理工艺。

3. 抗压屈服强度和抗压弯曲强度：模具承受较高压力弯曲，必须有足够强度。

韧性

模具承受冲击载荷，为减少折断崩刃损坏，必须有一定韧性。

韧性受：

• 化学成分
• 晶粒度
• 纯净度
• 碳化物夹杂物数量形貌分布
• 热处理工艺

注意：韧性、强度、耐磨性往往相互矛盾，需要合理平衡。

抗热疲劳

热作模具钢服役承受：

• 载荷周期性变化
• 高温 + 急冷急热周期性作用

评价断裂抗力需要综合：

1. 热疲劳性能（裂纹萌生前工作寿命）
2. 机械疲劳裂纹扩展速率
3. 断裂韧性

耐磨性

决定模具使用寿命最重要因素。模具承受大压压和摩擦，必须保持尺寸精度不变。

磨损三类：

1. 机械磨损
2. 氧化磨损
3. 熔融磨损

改善耐磨性：高硬度 + 合理的碳化物组成形貌分布。重载高速条件下，需要表面形成致密氧化膜保持润滑，减少粘咬焊合。

咬合抗力

"冷焊"抵抗力，临界载荷越高，咬合抗力越强。

工艺性能要求

1. 球化退火温度范围：宽，退火硬度低且波动小，球化率高
2. 热锻变形抗力：低，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂析出网状碳化物倾向低
3. 抗氧化：高温加热时脱碳速度慢，对加热介质不敏感，麻点倾向小
4. 淬透性：淬火后能获得较深淬硬层，缓和淬火介质就能淬硬
5. 可磨削性：砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量冷却要求不敏感，不易发生磨伤磨削裂纹
6. 淬硬性：淬火后能获得均匀高表面硬度
7. 淬火变形开裂倾向：常规淬火体积变化小，翘曲畸变轻微，异常变形倾向低

常用模具钢材牌号

常见牌号列表（部分）

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