数控模具设计中，常用的模具钢类别有冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢这3类，它们分别适用于锻造、冲压、切型以及压铸等工作场景。因为各种模具的用途不一样，其工作条件特别复杂，基于对制作模具所使用钢材的考量，按照其所制作模具的工作情况而言，工作器具应具备非常高的硬度和强度以及较好的耐磨性同时配以足够的韧性且拥有较强的淬透性和淬硬性还有其他工艺性能。鉴于这类用途各不相同而且其工作条件繁杂，所以对于模具用钢在所具备的性能方面的要求也存在差异。冷作模具包含冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模以及冷挤压模等，这壹方面。冷作模的材料是钢，依据模具制造的工作条件来看，它应当具有较高硬度、以及强度、还有耐磨性、具备足够韧性，并且有高淬透性、高淬硬性以及另一各类工艺性能这样的特性，另壹方面。用于此类情况下的合金工具用钢通常属于高碳合金钢的范畴，碳的质量分数落在那个百分比之上。铬作为这类钢中间的重要合金元素成分而存在其中，并且其质量分数一般状况下是从不大于5%开始的，又壹方面。不过呢，针对那些对耐磨性有着极高要求，在淬火之后其变形程度极小的模具用钢而言，它的最高铬质量分数能够达到 13%，并且呢，鉴于要形成数量众多的碳化物，所以钢当中碳的质量分数同样是很高的，最高能够达到 %~%。冷作模具钢的碳含量是比较高的，它的组织多半属于过共析钢或者莱氏体钢。经常使用的钢类有高碳低合金钢、高碳高铬钢、铬钼钢、中碳铬钨钏钢等等。热作模具划分成锤锻、模锻、挤压以及压铸这几种主要的类型之多，其中涵盖了热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模以及金属压铸模等等。热变形模具于工作之际，除了需要承受巨大的那种机械应力之外，依旧要承受反复受热以及冷却所带来的那种作用，进而引出很大的热应力。热作模具钢，除开理应拥有较高的硬度、强度、红硬性、耐磨性还有韧性之外，仍旧应当具备良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性以及耐蚀性，除此之外呀依旧要求拥有较高的淬透性，如此才能够确保整个截面具备一致的力学性能。对于压铸模使用的钢来说，仍然要具有表面层经过反复受热以及冷却却不产生裂纹，还有经受得住液态金属流的冲击以及侵蚀的性能。这类钢通常归属中碳合金钢范畴，碳的质量分数处于%~%区间，属于亚共析钢的类别，并且不乏一部分钢乃是因增添了较多合金元素（像钨这些，钼这些，钒这些）从而成为共析或者过共析钢。常见的钢类包含铬锰钢，铬镍钢这些，铬钨钢这些。塑料模具涵盖热塑性塑料模具以及热固性塑料模具。塑料模具所使用的钢必须具备一定的强度，硬度这些，耐磨性些个，热稳定性以及耐蚀性这些性能。另外，还要求具备良好的工艺性，所谓良好的工艺性，涵盖多方面，比如热处理时尺寸变小，比如加工性能优良，比如耐蚀性能出色，比如研磨和抛光性能良好，比如补焊性能良好，比如粗糙度高，比如导热性良好，以及工作条件下尺寸和形状稳定等。一般情形下，注射成形或挤压成形的模具，能选用热作模具钢；热固性成形且对制品有高耐磨、高强度要求的模具，则可选用冷作模具钢。我国模具工业，每年消耗模具材料，合计为30万至40万吨，其中合金模具钢，为13万至15万吨。我国目前，模具钢的品种少，质量低，表现为一般质量的模具钢材多，高质量的模具钢材少，相当部分要求高的模具钢，都需要经过真空精炼和电渣重熔，以保证钢材的高纯净度、高致密度、高等向性，而我国通过电渣重熔的模具钢，所占的份额很小。黑皮圆棒材多，扁钢、精料，以及经过预硬化的材料、制品、标准件少。我国模具钢市场之中，80%左右呈现为黑皮圆棒材，用户在拿到材料之后，依旧需要自行进行改锻改制，材料利用率处于较低水平，生产周期较为漫长，无法契合模具制造业的需求。在模具制造的成本里头，材料费用常常仅仅占到模具成本的大概20%，所以对于有着较高要求的长寿命模具而言，于选用模具材料的时候常常需要做到尽善尽美 ，比如采用碳化物不均匀度是5至6级的Cr12MoV钢去制造搓丝模 ，其使用寿命常常不足1万件 ；可采用碳化物不均匀度是1级的优质Cr12MoV钢去制造搓丝模 ，其使用寿命能够达到几万件甚至几十万件。中国国产模具材料没办法充分契合模具制造业的需求，好多高性能、使用寿命长、交货日临近的模具依旧得选用进口的模具材料。像海尔集团每年所需的模具钢，其中百分之九十是从瑞典、德国、日本买进的，主要是购入经过预硬处理的高品质塑料模具钢以及热作模具钢，比如从瑞典进口的七十一八钢即三铬二镍钼钢、六百一十八钢即三铬二钼钢和八百零七钢即四铬五钼硅钒一钢，从日本进口的SKD十一钢即铬十二钼钒冷作模具钢等。进口材料价格高昂，比国产材料价格高出三至五倍。下面介绍几种常用的模具钢，供作参考。其一，7Cr7Mo3V2Si，7Cr7Mo3V2Si简称为LD钢，它是一种高强韧性冷作模具钢，与Cr12型冷作模具钢以及W6Mo5Cr4V2高速钢相比较而言，具备更高的强度与韧性，并且有着较好的耐磨性，适宜用来制造承受高负荷的冷挤、冷镦、冷冲模具。其始锻温度是1120℃，终锻温度是≥850℃，要反复镦拔以此消除带状组织，锻后需缓冷且要立即进行球化退火。对于等温球化退火工艺而言，其具体参数为，先处于860℃的环境下，保温时长为3小时，之后冷却至740℃进行4小时的等温处理，接着通过炉冷的方式降至500℃后出炉。在完成退火操作后，其硬度为212HBS，组织构成是小球状珠光体与共晶碳化物的组合形式。而模具的淬火温度规定为1140℃，在历经550℃回火90分钟的操作之后，再经过QPQ处理，此时模具心部硬度维持在61至63HRC之间，并且表面硬度相比更高，同时具备较好的强韧性。2．Cr12Mo1V1（美国牌号 D2），它是莱氏体钢，是高碳高铬冷作模具钢，在国际上被较广泛采用，有着高淬透性、有淬火变硬性、有高耐磨性，它高温的时候抗氧化性能良好，经过淬火和抛光以后抗锈蚀能力佳，热处理的时候变形小，适宜用来制造高精度、长寿命的冷作模具，制造刃具，制造量具，像形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚丝轮、搓丝板、冷剪切刀和精密量具等，化学成分见 GB/T1299 - 2000。CSiMnPSCrMoVCo小于等于小于等于小于等于小于等于小于等于小于等于，这种钢具备采用两种淬火温度的可能性。其一，采用相对较低的淬火温度，范围是950至1040℃，然后进行180至230℃的低温回火，此时硬度处于60至64HRC。其二，采用相对较高的淬火温度，范围是1050至1100℃，接着进行510至540℃的高温回火2次，硬度同样是60至64HRC，经过QPQ处理后，效果会更优。3．DC53，由日本大同特钢X公司生产，其特点如下：其一，热处理后硬度高于SKD11 ，于高温（520 - 530℃）回火后，可达到62 - 63HRC这样的高硬度，在强度以及耐磨性方面，胜过SKD11。其二，韧性度是SKD11的两倍 ，DC53的韧性在冷作模具钢里更为显著 ，所以，用DC53制造物件的情形中，很少会出现裂纹和崩裂现象，极大程度提高了使用寿命。其三，线切割加工之后产生的残余应力，通过高温回火，得以减少残余应力。所以，大型模具以及对精密程度有要求的模具，在线切割加工之后，其裂纹以及变形得以抑制。（4）、切削性与研磨性超过SKD11。DC53的切削性和研磨性比SKD11更具优势。故而，使用DC53能够增加模具寿命并减少加工工序。用途：（1）、精密冲压模：线切割加工的精密冲裁以及各种用途的冲压模。（2）、用于难加工材料的塑性变形的用具。冷锻、深拉和搓线用的模具。（3）、其他。高速冲裁冲头，不锈钢板冲头。DC53属于对SKD11予以改良后得到的新型冷作模具钢，这属于热处理范畴，其技术规格被记载于日本工业标准（JIS）G4404中。SKD11存在高温回火硬度方面不够，以及韧性也不足的问题，而DC53克服了这些弱点并会在通用以及精密模具领域全面替代SKD11。经过QPQ处理后效果会更佳。我国的4Cr5MoSiV1和美国的H13钢情况相近。世界上各个工业国家的工具钢标准里几乎都存在类似的钢号。当下，于我国模具钢材市场之中，可以看到，除了国产的 4Cr5MoSiV1 之外，外国的部分，有来自日本的 SKD61，还有瑞典（ASSAB）8407 德国的 X40CrMoV5-1、韩国的 STD-61 以及它们的改进类型，尽管存在各自国家的牌号，然而却都以 H13 钢号呈现出来。这类钢属于热作模具钢，鉴于冶炼技术存在差异，致使质量差距明显，不过经过 QPQ 处理后均能够获取较为理想的成效。5Cr2NiMoVSi钢，是热锻模钢中比5CrNiMo那种钢更为优良的，其冶炼以及加工，都按照特级优质钢对待（也就是“E”钢，那种高标准的优良材质）。那它有特定的常规热处理工艺，先是在600到650℃这个温度范围进行预热，接着在970到980℃实施奥氏体化过程，然后用油冷却到大概650到700℃的时候，转入300到350℃的回火炉里面等温3到4个小时，之后回火温度选定在670到680℃，保温4到5个小时，而且要回火两次，最后空冷就行，完成这些工序后的此钢硬度为40到44HRC。经过QPQ处理后的模具，能够提升耐热疲劳强度，还会降低其摩擦系数，进而延长模具的使用寿命。3Cr2W8V钢属于典型热强钢型的热作模具钢，使用时间长久且应用范围极为广泛。其存在导热性差的缺点，容易出现开裂情况，塑性、韧度以及热疲劳性能都有一定程度的下降。当前3Cr2W8V的应用日益减少，被新型的热强型热作模具钢所替代，比如3Cr3Mo3W2V、4Cr3Mo3SiV、5Cr4W5Mo2V、5Cr4Mo3SiMnVAl ，还有ASSAB的QRO45，美国的H19等。其上钢制模具在经历热处理之后，又经受 QPQ 处理，从而能够提高抗热疲劳能力，以及抗氧化能力，并且能极大幅度地提高模具寿命。常见模具钢的分类序号、所对应的模具材料名称以及简要说明、钢号举例如下：一、普通碳素钢被用于不需要经过热处理加工的模具零件，也用于比较不精密的模具淬硬零件，例如 45 钢、55 钢。二、碳素工具钢被用于简单的模具零件或是产量小、精度要求不高的模具，这种钢种价格低廉，然而耐磨性糟糕，淬火时易于变形以及开裂。T7A低合金工具钢，含合金元素的总质量分数不超过5%，由于含有Cr、W、Mo等元素，所以比较耐磨，淬火变形小，使用寿命长，是常用的中档模具钢，T8A也是如此，T10A同样如此，T12A3还是如此。CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCrl5、9CrWMn、7CrSiMnMoV(CH—1)、6CrNiMnSiMoV(GD)、6Cr3VSi5CrW2Si、4，这些合金工具钢呢，它们合金元素的总质量分数处于这样一种状态，大于5%，且小于10%。因为合金元素有所增加，所以模具钢的耐磨性、耐冲击性等呈现出进壹步增加的情况，于是它属于是中上等模具钢。Cr4W2MoV、Cr4WV、Cr6Wv、Cr2Mn2SiWMoV5 这样的高合金工具钢，其合金元素总质量分数大于 10%，因淬火硬度高，淬透性良好，淬火变形小等特性，适用于制造精密且耐磨的模具。Cr12、Cr12Mo1V1、Cr12MoV、3Cr2W8、4Cr5MoSiV、9Cr6W3Mo2V6 这类高速工具钢，它是比高合金工具钢更优良的模具钢，不过价格昂贵，用于制造高精度、高效率、高寿命的三高模具。W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2，W9Cr4V3，W6Mo5Cr4V2，6W6Mo5Cr4V(6W6)7超高强度基体钢，有着高速钢基体的淬火特性，具备良好的耐磨性，拥有较高的强度，并且韧性良好，价格较为便宜，在某些方面其性能略微逊色于高速钢。65Cr4W3Mo2VNb（65Nb），6Cr4Mo3Ni2WV（CG2），7Cr7Mo3V2Si（LD），且8钢结硬质合金钢结硬质合金乃是运用粉末冶金之方法所制造而成的铬钼合金钢，在此之中钢作为粘结相，WC或者TiC作为硬质相。它的性能处于钢与硬质合金之间，能够进行淬火等热处理，所以加工硬质合金较为便利，然而它的硬度相较于钢却高出许多，比如GT35、TLMW50、TMW50、GW50、DT。9 硬质合金，它是以难熔的金属碳化物，像碳化钨、碳化钛等作为基体，采用钴或者镍当作粘结剂，运用粉末冶金法生产出来的组合材料，这种硬质合金硬度高，具备优良的耐磨性，红硬性也不错，然而其缺点就是脆性大，它属于高级制模材料，被应用于批量大的生产之中，包括 YG8、YG8C、YG11、YG11C、YG15、YG20、YG20C、YG25。