冷作模具钢 7CrSiMnMoV 宝钢

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5CrNiMnMoVSCa钢采用S-Ca复合易切削元素和喷射冶金技术、有较高的淬透性、高韧度、预硬态(42HRC)仍具有好的切削加工性、而且具有良好的抛光性和焊补性。适用于型腔复杂的塑料注塑模、压缩模或变形要求极小的大型塑料成型模、也可用来制造透明塑料模。

Y55CrNiMnMoVS(SM1)改善了糙度和高淬透性、可用于大型镜面塑料模或精密塑料模。
8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)钢用于预硬态硬度高(40～42HRC)、耐磨性好、更适于制造硬质塑料模具、不足之处抗腐蚀性稍差。
淬硬型塑料模具用钢、该类钢成型后再热处理(淬回火)、硬度通常高于45～50HRC。尤其适用于受力大、易磨损、并受到周期性脱模冲击和碰撞的热固性塑料成型模。

常用的淬硬型塑料模具钢有碳素工具钢(T7~T12)、仅适用制造耐磨性较高、但尺寸不大、受力较小、形状简单以及变形要求不高的塑料模。利用其淬透性低的特点来制造要求表面耐磨而心部有一定韧性的凹模是十分有利的。低合金冷作模具钢(9SiCr、9Mn2V、CrWMn、9Cr-WMn、7CrSiMnMoV)、主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高、生产批量大、耐磨性好的塑料模。
Cr12型钢(Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV)、Cr12型钢适于制造要求高耐磨性的大型、复杂、高寿命的精密塑料模。

热作模具钢(5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、4Cr3Mo2MnVbB)、适于制造有较高强韧性、使用温度较高和一定耐磨性的塑料模。4Cr3Mo2MnVbB*初是针对铜合金压铸模具而研制的。通过合理的成份配比、使其在达到高的热强度性及热稳定性的同时、又保持了良好的韧性、导热性及工艺性能及抗冷热疲劳性能。基体钢对于大型、精密、形状复杂的型腔及嵌件、要求热处理后具有优良耐磨性的模具可考虑选用。时效硬化型塑料模具用钢、时效硬化型塑料模具钢含碳量较低、并含有Ni、Ti等合金元素、往往先经固溶处理在低硬度下加工、成型后进行时效处理、硬度提高至45～50HRC。适于制造形状复杂、高精度及透明塑料的模具。不同的制件要求、可采用不同的加工工艺。

广东材料研究所研制的10Ni3MnCuAl新型塑料模具钢、该钢由于合金元素较少价格低廉、比MA2SIC马氏体时效钢更具有市场竞争力。并且具有优良的镜面性能和加工性能、能满足塑料模具用钢要求、具有良好的发展前景。耐蚀塑料模具用钢、耐蚀塑料模具钢用于成形过程中释放出腐蚀气体的塑料模具。常用有：Cr13型马氏体耐蚀钢、9Cr18高碳高铬马氏体不锈钢、
1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢及0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢。
2Cr13、4Cr13钢适于制造一般抗腐蚀介质条件下的塑料模和透明塑料制品模。
4Cr13钢比2Cr13钢有更高强度、可制造要求一定强度、较大截面的塑料模具、但耐蚀性稍差。

分类；美国按模具服役条件将模具钢分为四大类、美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、塑胶模具钢等四大类[1]。其中、冷作模具钢又分出12小类、热作模具钢9小类、塑模具钢；料模具钢2小类、塑胶模具钢5小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素：尺寸大小和形状的复杂性、被加工的材料、耐久性要求或设计寿命。
冷作模具钢(1)分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。
　W组即水淬模具钢、有11个钢种、7个碳素模具钢、含碳量从0.7%-1.3%。
　O组即油淬冷作模具钢(俗称油钢)、有4个钢种、含碳量在0.85%-1.55%、
　A组即空淬中合金冷作模具钢、有9个钢种、含碳量从0.5%-2.25%。
　D组即高碳高铬冷作模具钢、有7个钢种、含碳量0.9%-2.5%。
　S组即耐冲击工具钢、有7个钢种、含碳量0.4%-0.6%。

用于冷作模具还有高速钢(HSS组)和超高速钢(SHSS组)、钴基硬质合金和钢结硬质合金(HA组)、粉末钢和工程陶瓷(PIM组)、碳钨工具钢(F组)、特殊用途工具钢(L组)。
(2)冷作模具钢的选用；冷作模具钢的主系列是高硬冷作类、主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具、硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具、硬度低于HRC60- 62、主要用S类和部份A类和*普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模、如汽车外型冲压件、主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。

高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。
粉末模具钢有优良的耐磨寿命、硬度不大高HRC60-62、应用相当多。
碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。
热作模具钢；美国热作模具钢分二大类：热作模具钢、和超级热强合金。
热作模具由于在有温度的条件下工作、要求材料具有热强性和热耐磨性、为了保证模具的使用寿命模具要冷却、热冷交替模具会出现龟裂、即热疲劳裂纹、所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。

随着工业的发展、对冷作模具冲压的性能要求也越来越高。一个简单冲切模具、具有20万次的寿命也不再满足低成本、高产量标准的要求。使用新开发的模具材料(例如粉末冶金模具钢)能够达到百万次的模具寿命。从模具经济性方面考虑、使用粉末冶金(PM)模具钢大大降低了单件成本。尽管模具初始成本较高、但是延长模具寿命、减少停工时间、同样让使用者获益。从冶金学观点来看、根据特殊方法冶炼推出的粉末冶金模具钢比常规工具钢的寿命长。粉末冶金模具钢碳化物细小且分布均匀。碳化物类型能够被设计出来、形成更硬的碳化物VC。碳化物越硬、尺寸越小、分布越均匀、就越能提高模具寿命。

虽然粉末冶金模具钢得到越来越多的认可、但是通过客户服务发现、在使用粉末冶金材料时、仍遇到料想不到的失效实例。这些失效通常不是由材料的缺陷引起、而是与模具的加工有关。如图1所概括的、冲切这种冷作加工受许多因素的影响。所有参数的正确调整是非常重要的、以便模具获得可靠的性能。选择冷作模具钢的基本原则在选择冷作钢时、首先考虑的两个基本机械性能是硬度与韧性。硬度(或强度)确保模具的切削刃口足以切下加工的材料、同时韧性保证模具在工作时不会发生崩角或开裂。理想状态是、高硬度和高韧性的结合。然而、由于冷作模具钢的高合金成分使得硬度增加时、韧性却急剧降低。与常规模具钢相比、粉末冶金钢在纵向和横向的韧性变化很少。粉末冶金钢显示出比常规模具钢更高的韧性、也预示着粉末冶金钢能在更高的硬度下使用。

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