模具工业第39卷2013年第10期“现代工业，模具领跑”已成为制造业的共识，模具工业水平已成为衡量国家制造业水平的重要指标之一[ 1-3]。 随着全球经济产业结构调整，制造业等传统产业因欧美市场日益饱和而日益饱和。 劳动力成本逐年上升，利润逐渐下降，制造业重心向发展中国家转移。 我国劳动力资源丰富、价格低廉，因此我国模具潜在市场巨大，这决定了我国将发展成为模具制造大国。 在世界模具产值中，我国模具制造所占比重显着增加，模具钢材的消耗量也显着增加。 热作模具钢作为模具钢的重要组成部分，主要用于制造加热至再结晶温度以上压制固态金属或高温液态金属的模具。 热作模具的工作特点是：热固态金属在一定载荷下发生塑性变形，或压铸高温液态金属。 相比之下，热作模具钢的工作条件较为恶劣，合金元素含量较高，内部影响机理更为复杂。 自20世纪90年代我国模具工业快速发展以来，我国热作模具钢的研究取得了很大进展。 但近年来，我国模具行业结构调整步伐加快，主要向大型、复杂、精密、高寿命、高性能、高效方向发展。 现代制造业的发展对热作模具钢的性能提出了更高的要求。 世界各国主要采用以下两种方法来提高模具钢的性能：一是优化模具钢的成分，开发新的钢种；二是优化模具钢的成分，开发新的钢种。 二是改进模具钢生产工艺和过程控制技术。

我国在“十二五”规划中明确提出：在热作模具钢方面，要开发具有自主知识产权的新型低成本、高寿命热作模具钢； 开发超纯、均匀组织热作模具钢； 获得极低的S、P含量和超细结构； 添加具有红硬性的合金元素，提高模具高温硬度，提高热压模具、热挤压模具的使用寿命[5-7]国内外热作模具钢发展现状及趋势 吴晓春左鹏鹏（上海大学材料科学与工程学院 上海 200072） 摘要：简要介绍了国内外热作模具钢的市场和产品现状，分析了当前热作模具钢研究面临的挑战。 技术难点。 通过阐述近年来国内外新型热作模具钢的研究现状和发展趋势，预测了未来热作模具钢的研究方向和发展趋势，对了解其发展现状具有重要的参考意义国内外热作模具钢的现状及发展趋势。 价值。 关键词：热作模具钢； 研究现状； 发展趋势； 模具行业 CLC 号：TG76 文献标识码：A 文章编号：1001-2168(2013)10-0001-09 国外热作模具钢发展现状 吴晓春，左鹏鹏（上海大学材料科学工程学院 上海 200072）中国） 摘要：简要介绍了柴油机产品的现状，并对柴油机遇到的几个技术问题进行了探讨。 对近年来新型热作模具钢的发展状况进行了综述。 最后对未来产品研究发展趋势进行了预测。 关键词：热作模具钢； 发展状况； 发展趋势； 模具 收稿日期：2013-07-10。

作者简介：吴晓春（1961-），男（汉族），湖北武汉人，教授，主要从事先进工模具材料开发及表面处理研究。 模具工业2013年第39卷第10期国内热作模具钢发展趋势我国热作模具钢呈现两极分化：一方面是轧制产品，旨在追求更低的成本。 这类轧制产品性能较低，适用于一些要求不高的模具，或改装锻造成各种规格的模块，使其性能得到很大提高，但总成本仍低于锻造材料。 因此，它将在未来很长一段时间内占据市场。 热作模具钢市场的重要份额； 另一方面是注重质量追求的锻造材料，主要体现在优质热作模具钢，多用于压铸模、锻模、挤压模等热作模具。 这是我国模具工业迈向模具强国的必由之路。 虽然我国在新型模具钢的研发方面做了大量的工作，并对国外一些优秀的热作模具钢进行了国产化研究，为市场提供优质、低成本的模具钢，但实际上还可以推向市场并得到广泛应用。 数量相对较少。 目前，国外进口的H13系列通用热作模具钢仍占据市场主导地位。 但针对不同使用要求和工况条件的专用压铸模具、热锻模具和热挤压模具还很少。 。 下面介绍一下我国近年来开发的具有应用前景的热作模具钢的发展趋势。 2.1压铸模具钢由于压铸可以铸造形状复杂、精度高、表面粗糙度值小、机械性能好的零件，因此压铸生产的铝、锌、铜、镁、铅等合金零件的数量日益增加。 压铸行业发展迅速。

然而，长期以来，我国压铸行业尚未找到最好的模具材料。 已被国产通用热作模具钢如H13(4Cr5MoSiV1)、H11(4Cr5MoSiV)等替代，效果并不理想：一方面，在板材加工过程中容易出现表面微裂纹。锻造工艺； 另一方面，压铸模具的使用寿命短，压铸产品的表面质量不高。 为了解决这一问题，上世纪70年代和80年代，上海材料研究所根据压铸模具特点和我国矿产资源，开发了Y系列模具钢，如铜合金压铸模具专用钢Y4（4Cr3Mo2MnVNbB） ）及铝合金压铸模具。 特殊钢Y10（4Cr5Mo2MnVSi）具有抗冷热疲劳性能高、抗热损失性能好、热处理变形小等特点。 用这两种特殊钢制成的压铸模具的使用寿命比用3Cr2W8V钢制成的压铸模具要长。 模具使用寿命提高4～6倍[8-10]北京机电研究所研制的HM-3(2Cr3Mo3VNb)已纳入航空工业标准(HB 5137-1980)。 它是一种用于航空领域的超高强度和韧性热作模具钢。 它在工业上广泛用于压铸[11, 12]。 青岛机械研究所和青岛汽车散热器有限公司开发的5Cr5MoV1TiSiNb[13]和南京理工大学开发的HD13(4Cr5MoVSiNb)均适用于铝合金压铸专用模具[14]，其性能比3Cr2W8V钢高数倍； 钢铁研究总院、北京首钢特钢有限公司等开发的5Cr4Mo2W2SiV适用于铜合金压铸模具，制造的压铸模具使用温度可达700℃以上°C [15] 2000年左右，上海大学吴晓春教授领导的先进模具材料与技术研究所表面处理研究团队与宝钢特钢有限公司合作，采用先进技术和工艺方法。 在有效提高钢材的纯净度和各向同性性能后，成功开发出国际先进的压铸模具钢SWPH13（SDPH13）。 其综合性能已达到瑞典品牌ASSAB 8407的水平，不仅可替代进口模具钢，还可替代出口模具钢，成为国内高品质压铸模具钢的开拓者 [16-20] 各地2005年，吉林大学姜启川等人研制出长效模具钢。 寿命，高Cr热作模具钢HHD（主要用于压铸模具的通用热作模具钢），提出一种高Cr含量和微量N、Y-Ce、Ti、Ca-Si复合合金化的新型合金该成分设计思想实现了马氏体基体上纳米级碳化物的弥散分布和抗高温氧化的致密氧化膜结构。

HHD钢的使用寿命超过国际先进热作模具钢（H13系列），在提高黑色金属热挤压模具使用寿命方面取得重大突破。 2009年前后，上海大学模具钢课题组开发了高性能热作模具钢专利产品，不断满足模具行业的需求。 部分产品已成功投放市场，并得到专家和同行的认可。 压铸模具钢方面，主要推出SDH3、SDDVA+Nb通用热作模具钢，可用于替代ASSAB 8407、AISI H13、 DI-EVAR。 与H13钢相比，SDH3钢在600℃以上仍具有优异的高温热强度和热稳定性。 620℃保温22小时后，硬度仍保持在35HRC以上。 该钢在室温至70万次热循环后在使用硬度范围内的表面裂纹和裂纹深度如图1所示，表现出优异的耐热和冷疲劳性能[22-27]。 SDDVA+Nb钢在620℃保温20小时后，其硬度比SDDVA钢高1HRC，比H13HRC高，表现出极其优异的热稳定性。 在使用硬度范围内，该钢在室温至70万次热循环后的表面损伤程度比SDDVA H13钢最大。 如图2所示，SDDVA+Nb钢表现出优异的抗冷热疲劳性能。 性能[25-30] 2.2热锻模具钢 为顺应热锻模具钢向大截面发展的趋势，我国模具工业2013年第39卷第10期（a）SDH3（b）H13 SDH3和H13钢热疲劳后表面裂纹和裂纹深度的比较[22-24] 20世纪80年代对此进行了大量的分析和研究，并推荐5CrNiMoV钢用于大型、复杂的重载锤锻件[31]。

对于一些中大型模具，采用北曼特钢有限公司开发的4Cr2MoVNi热作模具钢，以提高模具的使用寿命、产品质量和劳动生产率，降低生产成本，创造最大的经济效益，并在商品经济市场条件下提高企业的竞争力。 就热锻模具钢而言，近年来国内新开发的钢种很少。 市场上仍在流通的热锻专用模具钢介绍如下：（4Cr3M03w4vTiNb）含高W和少量Ti、Nb，具有极高的高温强度、热稳定性和良好的抗热疲劳性能，适合制造模具在较高温度下使用，与工件接触时间较长，极易引起热变形、塌陷或热磨损失效。 GR钢已成功应用于齿轮高速锻造模具、精密锻造模具、轴承套圈热挤压模具、自行车零件及螺母热镦模具、小型机锻模具、辊锻模具等领域。 与3Cr2W8V钢相比，各类模具的使用寿命都有很大提高（从几倍到几十倍）[32]（a）SDDVA+Nb（b）SDDVA（c）表面裂纹和裂纹深度比较H13 SDDVA、SDDVA+Nb、H13钢热疲劳后的情况[28-30] ER8钢是上海材料研究所在20世纪80年代欧洲销售的热作模具钢H10A的基础上研发的新钢种。 它是风冷的。 淬火热作模具钢具有良好的热强度、红硬性和耐磨性，高温冲击韧性高达102 J/cm，具有较高的抗冷热疲劳性能和极高的抗热震性能。 用途广泛 JDH3是新开发的用于热锻模、热挤压模、压铸模等热加工模具的模具材料。 其性能特点是强度高于HM3，韧性高于HM1，抗冷热疲劳性能高于H13钢。

主要适用于热锻模、精锻模、辊锻模[32,33]CH75钢是华中科技大学与大冶联合开发的以碳化钒（VC）为强化相的新型热工钢特殊钢有限公司生产模具钢。 由于采用降低Cr含量、限制Mo含量、增加V、C含量、以VC为主要强化相的合金化方案，提高了钢的热强度、回火性能和热稳定性。 33]锤锻模具钢45Cr2NiMoVSi和5Cr2NiMoVSi具有较高的淬透性，热稳定性比5CrNiMo高150%，回火时有二次硬化作用，具有较高的强度和韧性，因此适用于锤锻模具。 GIH-11高温热锻模具钢主要用于加工高温金属的热锻模具。 其模具使用寿命比H21钢制造的模具大大提高[32]2006年，吴晓春教授领导的先进模具材料与表面处理研究小组开发了一种具有高热强度的新型热作模具钢SDH2。 该钢主要用于热锻模具。 已用于上海伊顿发动机配件有限公司、上海齿轮四分厂生产的气门热挤压模具。 用于双盘摩擦压力锻造机上，SDH2钢热挤压模具的实际使用寿命是H13钢同类产品的2.5～3倍，而SDH2钢热锻模具的实际使用寿命是H13钢同类产品的2.5～3倍。采用3Cr2W8V钢生产的同类产品实际使用寿命是其5倍甚至更高[34,35]随后，吴晓春等人研制出一种具有高热强、韧性、高热稳定性的新型热锻模具专用钢SDDM和高热疲劳性[36,37]，可用于替代传统3Cr2W8V钢，改善现有H13钢在600以上热稳定性不佳的问题。