摘要：模具工业被誉为“制造业之母”。 三十年来，随着中国逐步发展成为全球制造中心，模具行业在国内蓬勃发展。 什么时候...

模具工业被誉为“制造业之母”。 三十年来，随着中国逐渐发展成为全球制造中心，模具行业在国内蓬勃发展。 随着我国制造业转型升级，高端模具制造成为国内众多模具制造企业的发展方向。 对于高端模具制造从业者来说，重要的一环是选择优质模具钢作为原材料，以获得模具设计性能。 然而，对于大多数模具从业者来说，如何判断模具材料的质量是一项专业而复杂的工作。 本文试图通过对模具钢材材料最常用的指标之一“纯净度指数”的分析，简要讨论模具材料质量对模具性能的影响。

什么是钢纯度

钢的纯净度主要描述钢中所含非金属夹杂物的数量、类型、形貌、尺寸和分布。 “非金属夹杂物”通常是指残留在模具钢中的氧、硫、磷、氢、氮等有害杂质元素。 单位体积内这些杂质元素的百分比越小，模具钢的纯净度就越高。 。

纯度对模具性能的影响

模具钢的纯净度（非金属夹杂物含量）对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削加工、疲劳、热脆性和耐蚀性有很大影响。 实验表明，基体中夹杂物的成分、数量、形状、分布和空间分布直接影响模具钢的物理性能，进而对模具的性能和寿命产生直接影响。

经过同样的热处理和机加工后，同一牌号（化学成分）的模具钢材料，由于钢材本身纯净度的不同，在相同的工况条件下会表现出不同的性能。

强度：模具钢中的夹杂物颗粒越大，模具的强度越差，出现拐角、划伤的可能性就越高。

抛光：非金属夹杂物，特别是氧化物夹杂物，会显着影响模具型腔表面的光洁度，影响抛光水平，甚至造成整个模具加工完成后抛光时报废。

塑性：带状夹杂物（主要是硫化物）的增加会导致横截面收缩率显着降低。

韧性：硫化物含量的增加会降低钢的各项韧性指标。 钢的断裂韧性随着夹杂物数量或长度的增加而降低，这将导致模具韧性下降并在设计模内开裂、断裂或塌陷。

抗疲劳性：夹杂物会降低模具的抗疲劳性。 一般来说，脆性夹杂物（A型）和大尺寸外来氧化物夹杂物的影响较为明显，导致模具提前报废和失效。

焊接性能：硫化物夹杂物和大尺寸氧化物夹杂物会降低模具的焊接性能。

耐腐蚀性：复合夹杂物的存在会对模具造成点蚀。

切削性能：氧化铝、氧化钙、氧化锰、铝酸钙氧化物等夹杂物会在很大程度上降低钢材的切削性能。

如何评价钢的纯净度

模具钢中常见的非金属夹杂物：根据其性质、形状、变形特征以及对材料性能的影响主要分为几类：

(1)A硫化物 (2)B氧化铝 (3)硅酸盐 (4)球状氧化物 (5)氮化物

根据这些夹杂物的数量和分布来评价钢的纯净度已成为评价模具钢质量的重要指标。 通常钢厂在生产模具钢后都会对其进行纯净度检测。 主要使用的测试方法有：

标准评级表方法：

目前国内外模具钢材料行业应用最广泛的评级方法是：AISI E45标准

它将夹杂物分为 4 类： A 类：硫化物 B 类：氧化铝 C 类：硅酸盐 D 类：球形氧化物。 每类夹杂物按其厚度或直径分为粗系列和细系列两个系列。 每个系列由 5 级图片（1 级至 5 级）组成，表明内含物含量不断增加。 评定夹杂物等级时，允许半级，如0.5级、1.5级等。评级表如下：

综上所述，模具钢的纯净度直接对模具的后期性能产生重大影响。 那么国内外钢厂如何努力提高模具钢材的纯净度以及实际产品的夹杂物控制水平和效果呢？ 所以呢？ 在回答这些问题之前，我们先来介绍一下模具钢基体中夹杂物的成分和分类。 模具钢中的夹杂物按化学成分不同可分为氧化物、硫化物、（碳）氮化物、磷化物等； 按夹杂物的塑性可分为：塑性夹杂物； 脆性夹杂物、点状不变形夹杂物等； 根据夹杂物的大小，还可分为显微夹杂物和宏观夹杂物； 按夹杂物的来源可分为：外源性夹杂物（如耐火材料、炉渣、电渣或其反应产物）和内源性夹杂物（如氧、硫、氮等残留在固体中的反应产物）钢材在熔炼、浇注、凝固过程中发生物理化学反应而未及时排出）。

根据以上分类，不难理解模具钢的纯净度和夹杂物控制水平会受到以下因素的影响：

化学成分（合金成分的比例和合金含量会影响非金属夹杂物的水平）冶炼工艺（除渣、脱气、除杂等）二次熔炼（ESR：电渣重熔）炼钢设备维护及通俗说法在国内模具材料行业如清洁生产工艺的稳定性、质量控制体系等方面，“材料的纯度与是否采用二次熔炼（电渣重熔）技术有关”是不正确的。 事实上，它影响材料。 纯度因素要复杂得多。 例如：国内外许多采用电渣重熔ESR工艺的材料纯度没有达到很高的水平。 在某些情况下，甚至由于电渣中混入杂质而导致钢的纯净度降低。 在欧洲，一些钢厂不采用二次冶炼，仍然可以生产纯度极高的模具钢。

在模具钢生产制造领域，瑞典模具钢在全球拥有良好的声誉。 其中一个重要原因是瑞典在世界上第一个把“高纯度”作为钢铁生产最重要的追求。 指标并继续深入研究和探索。 在过去300多年的历史中，瑞典一直保持着这一优势，即使是很小的差距也足以使其产品质量明显优于其他国家的特钢产品。 瑞典几家钢厂（Woodholm、Scanner Steel Group、Ruigang Group）的国内品牌都主打“超纯冶炼”或“超纯钢”概念，以凸显产品优势。 瑞典钢厂提供的模具钢（以：2738为例）有四种类型的ABCD夹杂物。 在精炼水平和采用超纯冶炼技术生产的钢中，测得的夹杂物​​可控制在（0.5/0.5/1/1）以内，该指标远高于欧洲通用标准（1.5/1.5/2.0/ 2.0）。 瑞典Scanner钢厂推出了基于超纯冶炼的VIP技术，通过控制钢材制造中非金属夹杂物的数量、尺寸和形状，进一步提高模具钢的纯净水平（据悉，该技术已达到P级ESR水平），同时提高材料的各向同性。 在台湾市场，许多专业、聪明的模具钢供应商利用瑞典材料的高纯度优势，向客户推荐瑞典生产的2311，作为部分进口2738的替代品，其抛光性能完全达到2738的水平，赢得客户使客户满意并降低成本。

由浅入深，看似简单的模具钢“纯度”指标，却对模具的性能有着深远的影响。 笔者仅祝愿更多有远见的国内钢厂在高端模具钢领域秉承精益求精的精神，为客户带来稳定的高品质模具钢材料，在提升模具钢材的同时创造更多价值国内品牌。