模具在现代制造业中发挥着越来越重要的作用，特别是在汽车、电器制造行业，70%以上的零部件是由模具制造加工的。 但目前，我国优质模具严重依赖进口。 主要原因不在于我们的优质炼钢水平，而在于没有认识到整个模具钢材质量的提高是一个系统化的控制过程。 除冶金质量外，制造过程中的锻造加工、预备热处理、机械加工和最终热处理都会影响模具的内部组织和应力状态，从而决定模具的最终性能。 罗百辉介绍，在模具制造过程中，模具的使用寿命和模具的精度、质量、表面性能不仅与模具的设计、制造精度、机床和操作条件有关，还与模具材料及其热处理工艺有关。 也有密切的关系。 据有关统计，模具早期失效约10%是由于选材不当和内部缺陷造成的，约50%是由于热处理不当造成的。 因此，要正确选择优质的模具钢并进行正确的热处理。 ，具有十分重要的意义。 模具钢的特性主要包括使用性能、工艺性能和冶金质量三个方面。

1、模具钢在工作性能方面的要求

①硬度

模具工作时的应力状态复杂。 例如，热加工模具通常在温度场交换下承受交变应力。 因此，它们应具有良好的抗软化或塑性变形能力，并且仍能在长期工作环境中生存。 保持模具形状和尺寸精度。 硬度是模具钢的重要性能之一。 冷作模具的硬度一般选择在58HRC以上，而热作模具，特别是要求抗热疲劳性能高的模具，硬度通常选择在45HRC左右。 对于常用的塑料模具，一般硬度要求在35HRC左右。

②强度和韧性

当零件成型时，模具会受到巨大的冲击、扭曲和其他载荷。 特别是随着现代高速冲压、高速精密锻造和液态成形技术以及一次性成形技术的发展，模具往往由于钢材的强度而承受更大的载荷。 并且韧性不够，造成型腔边缘或局部塌陷、崩边或断裂而早期失效。 因此，模具在热处理后应具有较高的硬度和韧性。

③耐磨性

零件成形时，材料与模具型腔表面之间的相对运动引起型腔表面的磨损，引起模具的尺寸精度、形状和表面粗糙度发生变化而失效。 磨损是一个复杂的过程，影响因素很多。 除了作用于模具的外部条件外，很大程度上还取决于钢材的化学成分、组织状态和机械性能的不均匀性。

④疲劳性能

模具工作时，受到机械冲击和热冲击的交变应力。 热作模具在工作过程中，热交变应力更加明显地导致模具开裂。 由于应力和温度梯度的影响而产生的裂纹常常在模具型腔表面形成浅而细的裂纹。 它们的快速繁殖和膨胀导致模具失效。 另外，钢的化学成分和组织的不均匀，以及钢中非金属夹杂物、气孔、微裂纹等冶金缺陷的存在，都可导致钢的疲劳强度降低，因为在作用下在交变应力作用下，首先在这些薄弱部位产生疲劳裂纹，并发展为疲劳损伤。

⑤附着力

由于工模具零件表面两种金属原子的相互作用或单相扩散，一些加工后的金属常常相互粘附。 特别是一些切削、剪切工具和冲压工具的表面会产生粘连或结疤。 现象，会影响切削刃的锋利度以及局部结构和化学成分的变化，导致切削刃局部裂纹或粘附的金属脱落而划伤模具，使工件表面粗糙。

因此良好的抗粘连性能也非常重要。

⑥抛光、蚀刻性能

随着模具，特别是塑料模具的广泛使用，低表面粗糙度值（有时甚至达到镜面水平）变得非常必要。 低的表面粗糙度值影响模具的寿命和生产效率以及产品的质量。 高表面质量可以减少腐蚀（特别是局部点蚀）； 减少开裂的风险。 抛光钢的化学成分、组织结构、硬度和碳化物分布必须均匀。 大的碳化物，特别是当它们偏析并形成带状时，对表面抛光性极其有害。 尤其重要的是，钢中不能含有大的氧化物夹杂物或不变形的偏析，因此冶炼和脱氧过程必须严格控制。 真空电弧重熔和电渣重熔效果良好。 该工艺现已成为高档塑料模具钢的主要生产方法。 即使是简单的真空脱气也可以帮助消除大的氧化物夹杂物。 这些冶炼工艺不仅可以降低氧化物的含量，而且可以使氧化物更小、更均匀。 控制熔炼和脱氧过程也可以改变夹杂物。 型使其软化并具有较好的塑性和韧性，以提高抛光性能。

钢材中任何未封闭的空腔都会影响其抛光性能。 因此，需要在热加工时封闭疏松等冶金缺陷，保持组织的致密性。 这可以通过现代成形加工技术来实现。 例如，重复镦粗技术、旋锻技术、高温等静压等可以细化原始铸造组织并在枝晶内产生间隙。 电渣重熔和真空电弧重熔精炼工艺也非常有利于钢的均匀性。 应尽量避免因热处理或表面硬化、脱碳而导致硬度不均匀的缺陷。 模师傅微信：1828765339 这些措施，加上合理的成分设计和控制，可以生产出具有优异镜面光洁度的钢材。

另外，根据模具工作条件和环境的差异，应考虑所用模具钢应具有良好的导热性、耐蚀性、抗氧化性和导磁性。

2、模具钢在工艺性能方面的要求

①加工性

钢的切削加工性能主要包括切削加工性能和冷热塑性变形性能两类。 它取决于钢的化学成分、热处理后的组织和冶金生产的内部质量。 近年来，为了提高钢的切削加工性，在一些钢中添加易切削元素或改变钢中夹杂物的分布，从而提高模具钢的表面质量，减少模具的磨损。 热加工时，对于一些高碳、高合金模具钢，改善碳化物的形貌和分布、晶粒尺寸和奥氏体合金化程度尤为重要。

除具有良好的加工性能外，还必须具有良好的电加工性能和压花成型加工性能。

②淬透性和淬透性

根据工况条件的不同，对模具这两个性能的要求有不同的侧重点。 对于整个断面硬度均匀性要求高的模具，如锤锻模具钢，高淬透性就更为重要，而对于整个断面硬度均匀性要求高的模具，则更重要。 仅要求高硬度的小型模具，如冲裁模具钢，更注重高淬透性。

③热处理变形能力

模具零件在热处理时要求变形小、各方向变化相似、结构稳定。 淬火变形小。 除淬火温度、时间和冷却介质等因素外，主要取决于钢的均匀成分、冶金质量和组织稳定性。

④脱碳敏感性

模具钢在锻造、退火或淬火时，如果在无保护的气氛下加热，表面会产生氧化、脱碳等缺陷，降低模具的耐用度。

脱碳除了与热处理工艺和设备有关外，还与材料本身有关。 主要取决于钢的化学成分，特别是碳含量。 当含有大量硅、钼等元素时，脱碳也会加剧。

另外，还应根据模具的使用条件，考虑模具的镜面抛光性、研磨性和电化学性能。

3、模具钢冶金质量要求

只有高冶金质量才能发挥钢的基本特性。 模具钢的内部冶金质量与其基本性能同等重要。 在研究性能的同时，必须研究影响冶金质量的因素。 一般来说，比较常见的模具钢材的内外质量问题包括以下几个方面：

① 化学成分均匀性

模具钢通常是含有多种元素的合金钢。 当钢在钢锭模内由液态凝固时，由于选择性结晶，钢液中的各种元素在凝固组织中分布不均匀，形成偏析。 这种化学成分偏析会造成组织和性能的差异，是影响钢材质量的重要因素之一。 降低钢的偏析程度可有效改善钢的性能。 近年来，国内外许多冶金厂都在努力生产成分均匀、组织细化的钢材。

②有害元素含量

硫和磷在钢的凝固过程中形成磷化物和硫化物，并在晶界处析出，从而引起晶间脆性，降低钢的塑性。 S、P含量过高，容易造成钢锭在轧制时产生裂纹。 ，并且会大大降低钢材的力学性能。 日本Yuki Matsuda等人研究了S、P含量对含5%W（Cr）的热作模具钢（H13）韧性和热疲劳性能的影响。 结果表明，如果W(S、P)含量由0.025%改变，当W(P)和W(S)由0.010%降低到0.005%和W(S)0.001%时，长度和数量热疲劳裂纹的数量将减少一半。 当日立金属将SKD61钢中W（P）含量从0.03%降低到0.001%时，该钢在45HRC时的冲击韧性可从39.2J/cm2提高到127.5J/cm2。 另外，降低钢中S、P含量还可以有效提高钢的各向同性。

③钢中非金属夹杂物

优质钢材不仅必须具有符合技术标准要求的化学成分，而且钢中的非金属夹杂物也尽可能少，因为虽然钢中非金属夹杂物的体积很小，它不影响钢材的质量。 对性能的影响是巨大的。 减少钢中非金属夹杂物是炼钢的主要任务之一。 钢中的非金属夹杂物通常是指铁及其他合金元素与氧、硫、氮等相互作用形成的化合物，如FeO、MnO、Al2O3、SiO2、FeS、MnS、AlN、VN等。 ，以及炼钢、浇注过程中带入的耐火材料。 后者的成分主要是Si、Al、Fe、Cr、Ca、Mg等的氧化物。钢中非金属夹杂物按来源可分为本征夹杂物和外来夹杂物。 固有夹杂物是钢在液态和凝固过程中形成的化合物。

钢中的非金属夹杂物从基本意义上可以看作是一定尺寸的裂纹。 它们破坏金属的连续性并导致应力集中。 在外应力作用下，裂纹很容易发展和扩大，导致性能变差。 减少。 塑性夹杂物的存在使钢材在锻造和轧制过程中由于延伸和变形而产生各向异性。 同时，抛光过程中夹杂物的剥落增加了模具的表面粗糙度。 因此，模具大师微信：1828765339 对于大型、重要的模具来说，提高钢材的纯净度非常重要。

4、白点

白点是热轧钢坯和大型锻件中常见的缺陷，是钢材内部裂纹的一种。

白点的存在对钢材的性能有极其不利的影响。 这种影响主要表现在降低钢材的力学性能，造成锻件在热处理过程中淬裂、开裂，或者在使用过程中发展出更严重的损伤事故，所以在任何情况下，有白点的锻件都不能使用。 不同的钢材对白点的敏感度不同。 一般认为容易产生白点的钢种有铬钢、铬钼钢、锰钢、锰钼钢、铬镍钼钢、铬钨钢等，其中马氏体铬镍钢含W(C)大于0.30%、W(Cr)大于1%、W(Ni)小于2.5%的铬镍钼钢对白斑最敏感。 白点的形成原因是钢中氢的脱附、沉淀和积累，导致钢的纵截面上形成银亮白色的粗晶圆形或椭圆形斑点。 它经常导致锻件和钢坯内部出现裂纹。 5CrNiMo、5CrMnMo等模具钢最容易出现白点。 添加碳化物元素Cr、Mo、V可降低白点敏感性。 生产该类钢时，必须注意大型锻件的脱气和锻后缓冷或脱氢退火。

5、氧含量

模具钢一般不规定钢中允许气体含量。 随着氧含量的增加，氧化物的颗粒和数量增多，钢的疲劳性能下降，也容易产生热裂纹。 有人对4Cr5MoSiV1钢进行过试验，氧含量不应超过1.5*10-5。 日本三洋特殊钢公司规定，高纯钢的氧含量不得超过1.0*10-5。 因此，近年来，为了提高模具的制造质量。 国内外模具钢正逐步向低氧含量方向发展。

6、碳化物不均匀性

硬质合金是大多数模具钢的重要成分。 除可溶于奥氏体的碳化物外，还有一些不溶于奥氏体的残余碳化物。 碳化物的尺寸、形状和分布对模具钢的性能有非常重要的影响。 碳化物的尺寸、形状和分布与钢的冶炼方法、钢锭的凝固条件和热加工变形条件有关。 过共析钢的碳化物可能在晶界处形成风状碳化物，或者碳化物可能在加工变形过程中被拉长形成带状碳化物，或者两者兼而有之。 莱氏体模具钢中存在一次碳化物。 和二次碳化物。 在热变形过程中，大部分网状共晶碳化物会被破碎。 碳化物首先沿变形方向延伸形成带。 随着变形程度的增加，碳化物变得均匀、细小。 。 碳化物的不均匀性对钢的淬火变形、裂纹和力学性能影响较大。

7. 隔离

偏析是钢的成分和结构不均匀的表现。 这是模具钢低倍组织检查中经常存在的缺陷。 它是钢锭凝固过程中形成的，与钢的化学成分和浇注温度有关。 一般分为枝晶偏析、方形偏析、点偏析等。由于枝晶偏析的存在，不同方向的力学性能表现出明显的差异。 方形偏析是由于结晶时柱状晶两端与铸锭中心等轴晶之间积累了较多的杂质和气孔而造成的。 严重的方形偏析对钢材的质量影响显着，特别是切削量较大的零件或型芯受力的模具零件。 除了影响模具钢力学性能的各向同性外，偏析还对模具的抛光性能有一定的影响。 因此，国外相关标准中有严格的规定。

8. 宽松

气孔率是钢材非密度的表现。 疏松大部分发生在钢锭的上部和中部，这是由于这些地方集中了较多的杂质和气体造成的。 由于疏松缺陷的存在，使钢材的强度和韧性降低，加工表面的粗糙度也受到严重影响。 对于一般模具钢来说影响不是特别大，但如冷轧辊、大模块以及冲头和塑料成型模具零件则有更严格的要求。 例如，深腔锻模、冲头要求松动度不大于1级或2级，用于表盘或透光件等的塑料模具用钢要求松动度不大于1级。超过1级。

营销部门