| 国内外模具钢发展趋势及使用现状分析1.4基体钢 高速钢以其优良的耐磨性和红硬性，国外已经广泛地用于制造高性能、高寿命的冷作模具，如日本通用标准的高速钢SKH51(W6Mo5Cr4V2）等。为了适应模具的要求，往往通过降低淬火温度、淬火硬度或降低高速钢中的含碳量，以提高其韧性。 基体钢是从高速钢发展而来的，其化学成分相当于高速钢淬火后的基体成分。所以淬火后的残余碳化物数量少，分布均匀，使钢的韧性较高速钢有很大的改善。美国和日本在70年代初研究过牌号为VascoMA，VascoMatrix1和MOD2的基体钢。最近研制，开发了DRM1、DRM2，DRM3等。一般用于要求韧性较高而抗回火稳定性较好的冷作模具。我国也研制一些基体钢，如65Nb(65Cr4W3Mo2VNb）、65W8Cr4VTi、65Cr5Mo3W2VSiTi等钢。该类钢具有良好的强韧性，广泛制作冷挤压、厚板冷冲、滚丝轮、压印模、冷镦模等，和可用做温挤压模具。 1.5粉末冶金模具钢 常规工艺生产的莱氏体型高合金冷作模具钢，特别是大截面材，共晶碳化物粗大，分布不均匀，严重地降低了钢的韧性、磨削性和等向性。 近些年来，国外工模具钢生产的主要特钢企业都集中力量开发了一系列的粉末冶金高速钢和高合金模具钢，使该类钢得到迅速发展。粉末冶金生产工模具钢已经成为国外的重点发展方向，美国CRUCIBLE厂已具备年产12000吨的生产能力，奥地利BOHLER厂仅2002年生产粉末工具钢（主要是高速钢和冷作模具钢）1800吨。采用粉末冶金工艺由于雾化钢粉冷速快，形成的碳化物细小均匀，显著地提高了模具材料的韧性、可磨削性和等向性。由于这种特殊的工艺生产，碳化物的细小均匀，可加工性和磨削性能的改善，可使钢中添加更高的碳含量和钒含量，从而发展了一系列的新钢种。如日本大同的DEX系列(DEX40，DEX60，DEX80等），日立金属的HAP系列，不二越的FAX系列，UDDEHOLM的VANADIS系列，法国Erasteel的ASP系列，美国CRUCIBLE公司的粉末冶金工模具钢发展较快，形成CPMlV，CPM3V，CPMlOV，CPM15V等一系列的粉末冶金钢，其耐磨性和韧性比普通工艺制造的工模具钢有明显提高。 2、热作模具钢 国内外模具钢发展趋势及使用现状分析 热作模具钢主要用于热锻模具、压铸模具、热挤压模具、超塑成型等温锻造模具等。要求热作模具钢在工作温度下具有较高的强韧性、耐磨性、高温硬度、抗冷热疲劳性能、抗氧化性和耐蚀性。美国标准中通用型热作模具钢主要有4个钢号，即：L6，H10、H21、H13。 热作模具钢是在高温条件下使用，一般在500-700℃之间工作，而且在压铸时与液态金属相接触，使用条件比塑料模具和冷作模具更苛刻。近些年来，国外生产模具钢的主导企业十分重视热作模具钢的开发。我国产常用的热作模具钢有四个品种，主要是5CrNiMo，5CrMnMo，H13，3Cr2W8V。 2.1高淬透性锻模用钢 该类钢一般为中碳（0.3-0.6%）低合金钢，5CrMnMo、5CrNiMn是通用型的热锻模模具用钢。但由于合金元素含量较低，淬透性较差，热稳定性也不高，并且钢中不含V，晶粒容易粗大，模具的使用寿命低。为了适应大截面锻锤和锻造压力机的要求，需要较高淬透性和回火稳定性的锻模钢，各国均开发了新钢种。如前苏联的4xM2φЧ、5X2MHV，UDDEHGLMToughteM钢，日本大同特殊钢的GF78，三菱制钢开发的HD14（5CrNiMoV），高周波钢业公司开发的KTVN（5CrNi3MoV）等。西方国家常用的是55NiCrMoV6。80年代以后，我国研制了类似的钢号5CrNiMoV钢，提高了5Cr-Nilllo钢中的Cr，Ni，Mo的含量，并添加V，显著提高了钢的淬透性、淬硬性、高温强度和抗回火稳定性，400mmx400mm截面可以完全淬透，淬火后表面与心部硬度都保持在56-60HRC，而同一尺寸的5CrNiMo的心部硬度只有32-41HRC：5CrNiMoV钢的模块淬火经600℃回火，硬度可以保持在41.5-44HRC，5CrNiMo的淬火模块，经500℃回火2小时，硬度只有32-35HRC，抗回火稳定性比5Cr-NiMo高100℃，使用寿命显著高于5CrNiMo.5Cr2NiMoVSi钢与5CrNiMo相比，由于具有更高的合金元素的含量，因此，具有更高的淬透性，其截面500mmx500mm的模块可以淬透，并且具有二次硬化效应，热稳定性比5CrNiMo更高，适合制造大型锻模。 2.2高强韧性热作模具钢 该类热作模具钢的使用量大、面广，典型的钢种是美国AISIH13钢。近些年来，国外主要的模具钢生产厂开发了大量的新钢种。如瑞典UDDEHOLM的QR090SUPEREME，HOTVAR，最近又研究了低Si优质热作模具钢DIEVAR，提高了高温强度、回火稳定性和韧性、抗热裂性等。美国的CARPENTER工艺公司开发了Extendo-Die，提高了H13钢中的Cr;Mo含量，从而提高了模具的使用寿命。美国的CRUCIBLE公司开发了CRU161，WR95等新钢种。德国TEW通过调整X40CrMoV51钢的C，Cr，Mo，V含量，推出了X35CrMoV511。日本的大同特殊钢公司的DH21等新钢种。另外，为了提高钢的红硬性和回火稳定性，在钢中增加一定量的Co，如美国的H19，英国的BH10A，日本的MCZ，WDK，大同特殊钢的DH41DH71，日立金属的YHD45等。 为了满足高负荷、长寿命的锻造压力机用锻模的要求，发展了沉淀硬化型热作模具钢，这类钢一般含碳量较低（<0.3%），加入一定量的沉淀硬化元素Ni，Mo，Al等。模具热处理工艺采用淬火和较低温度回火（<500℃），得到高韧性的板条马氏体组织，在模具使用过程中，型腔表面与高温工件接触而升温到550℃左右，由于金属间化合物和碳化物的弥散析出而增加硬度5-8HRC。典型的钢种如：日立金属的YHD26，大同特殊钢的DH67（3Ni3Mo3V）等。 |
新闻中心