基本信息

      材料名称：模具钢

      材料牌号：SKD11

      材料标准：JIS G4404：2000

      材料热处理硬度：HRC58-60SKD11是-种高碳高铬合金工具钢，热处理后具有很高的硬度磨性，并具有淬透性强，尺寸稳定性好的特点，适宜制做高精度长寿命冷作模具及热固成型塑料模具。

      SKD11特性：具有良好的韧性与抗高温疲劳性能能承受温度聚变，适宜在高温下长期工作具有良好的切削性能和抛光性能。

用途介绍

      厚度不大于6mm薄板材，高效落料模。冲载模及压印模各种剪刀、镶嵌刀片、木工刀片螺纹轧制模和耐磨滑块冷镦模具，热固树脂成型模，高级量规等深拉成型、冷挤压模具。

SKD11使用方法(仅供参考)

      A.“淬火+回火”状态下使用

      B.“淬火+冷处理+回火”状态下使用（适于高精度与尺寸稳定要求）

      C.“淬火+回火+氮化处理”状态下使用（适于表面高硬度要求）

      D.深冷处理 为获得最高硬度和尺寸稳定性，模具在淬火后立即深冷-70至-80℃，保持3-4小时，然后再回火处理，经深冷处理的工具或模具硬度比常规热处理硬度高1-3HRC。 形状复杂和尺寸变化较大的零件，深冷处理有产生开裂的危险。

      E.氮化处理 模具或工件氮化处理后，表面形成一层具有很高硬度和一定耐蚀性的硬化组织。

      F.在525℃氮化的处理，工件表面硬度约为1250HV，氮化时间对渗层影响如下表所示。氮化时间（小时） 20 30 60渗氮层深度mm 0.25 0.30 0.35

      G.在570℃软氮化处理，工件表层硬度约为950HV。通常软氮化处理2小时，硬化层深度可达到10-20um. 磨削加工模坯或工作在低温回火状态，磨削容易产生磨削开裂。为防止裂纹发生应采取小的磨削进给量多次磨削，同时辅加良好的水冷条件。

      线切割加工形状复杂或尺寸较大的模具，最终成行采用线切割加工时，通常会遇到开裂现象发生。

      为防止开裂，建议采用气淬及高温回火处理，以降低热处理应力，或对模胚进行腔预加工处理。

化学成份

      C 1.40-1.60

      Si 0.40

      Mn 0.50

      Cr 11.00-13.00

      Mo 0.80-1.20

      V 0.30

热处理

      淬火：先预热700-750℃，再加热至1000-1050℃在静止空气中冷却，如钢具厚度在6寸以上者加热至980-1030℃在油中淬硬更佳。

      回火：加热至150-200℃，在此温度中停留，然后在静止空气中冷却。

      硬度：HRC61以上。

      退火：加热至800-850℃，在此温度停留1-3小时，在炉中任其渐冷。

      锻制：900-1050℃。

CMoV简介

      合金工具钢：CMoV

      冷作模具钢，钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均比C高。形状复杂、工作条件繁重下的各种冷冲模具和工具，如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板 深拉伸模、圆锯、标准工具和量规、螺纹滚模等。

适用范围

      冷作模具钢，钢的淬透性、淬火回火的硬度、耐磨性、强度均比C高。用于制造截面较大、形状复杂、工作条件繁重下的各种冷冲模具和工具，如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板 深拉伸模、圆锯、标准工具和量规、螺纹滚模等。

供货状态

      供货品种有热轧材、锻材、冷拉材、热轧钢板和冷拉钢丝。

对应牌号

      中国GB标准牌号：cmov、中国台湾cNS 标准牌号SKD11、德国DlN标准材料编号1.26o1、德国DIN标准牌号x165CrM0v12、 日本Jis标准牌号sKD11、韩国Ks 标准牌号sTD11、意大利UN1标准牌号x165CrM0W12KU、瑞典SS标准牌号2310、西班牙UNE 标准牌号X160CrM0V12、美国AISi/sAE标准牌号D3、俄罗斯roCT 标准牌号x12M。

物理性能

      CMoV是国标的说法，德标叫做：X165CrMoV12

化学成份

      碳 C ：1.45～1.70

      硅 Si：≤0.40

      锰 Mn：≤0.40

      硫 S ：≤0.030

      磷 P ：≤0.030

      铬 Cr：11.00～12.50

      镍 Ni：允许残余含量≤0.25

      铜 Cu：允许残余含量≤0.30

      钒 V ：0.15～0.30

      钼 Mo：0.40～0.60

力学性能

      硬度 ：退火,255～207HB,压痕直径3.8～4.2mm;淬火,≥60HRC

用途

      CMoV模具钢淬透性、淬火回火后的硬度、强度、韧性比CR12高，直径为300~400mm以下的工件可完全淬透，淬火变形小，但高温塑性较差。CMoV多用于制造截面较大、形状复杂、工作负荷较重的合种模具和工具。如冲孔凹模、切边模、滚边模、钢板等。

热处理规范

      热处理规范：1.淬火,950～1000℃油冷;2.淬火1020℃,200℃回火2h。

      金相组织：细粒状珠光体+碳化物。

      交货状态：钢材以退火状态交货。

冷挤压摸成坯软化规范

      使铁屑保护加热,温度760~780°C,时间10h,炉冷,硬度l96HBW,可顺利实现冷挤压成形普通等温球化退火规范850 ~870℃×3~4h,随炉冷却到740~760℃×4~5h等温,出炉空冷 硬度≤241HBW,共晶碳化物等级≤3级

      最佳等温温度740~76o°C,时间≥4~5h

      球化退火规范(860±1ü)°C×2~4h,以30°C/h冷速炉冷,(740±10)°c x4-6h, 随炉缓慢冷却到500 ~600°C,出炉空冷.硬度207 ~255HBW。

深冷处理

      Crl2MoV钢经深冷处理，深冷处理可使淬火马氏体析出高度弥散的超微细碳化物，随后进行200℃低温回火后，这些超微细碳化物可转变为 碳化物。未经深冷处理的马氏体，在低温回火后，仅在某些局部区域析出有少量的 碳化物。Crl2MoV采用低温化学热处理方法, 在保持Crl2MoV钢高硬度和高耐磨性的基础上,离子渗氮、气体氮碳共渗、盐浴硫氰共渗种常用的低温化学热处理渗层的粘着抗力。3种低温化学热处理渗层均有显著的抗冲击粘着作用,其中尤以盐浴硫氰共渗最佳。Crl2MoV钢制不锈钢器皿拉伸模经气体氮碳共渗处理后，使用寿命达3万件以上，较常规淬火、回火处理的同类模具寿命提高10倍以上。

加硬处理

      为提高模具寿命达到80万模次以上，可对预硬钢实施淬火加低温回火的加硬方式来实现。淬火时先在500-600℃预热2-4小时，然后在850-880℃保温一定时间（至少2小时），放入油中冷却至50-100℃出油空冷，淬火后硬度可达50-52HRC，为防止开裂应立即进行200℃低温回火处理，回火后，硬度可保持48HRC以上

盐浴渗钒处理

      Crl2MoV冷作模具钢的中性盐浴渗钒处理工艺，Crl2MoV钢经中性盐浴渗钒处理可获得碳化物渗层，一、碳钒化合物，该渗层组织均匀，具有良好的连续性和致密性，厚度均匀,结构致密，具有很高的显微硬度和较高的耐磨性，表面硬度、耐磨性及抗粘着性等性能大幅度提高。二、VC在奥氏体中的溶解度比它在铁素体中的溶解度高，随着温度的降低，VC从铁素体中析出，使合金强化及晶粒细化，化合物层表现出较高的硬度。

      CMoV 属于高碳高铬莱氏体钢, 碳化物含量高,约占20 % ,且常呈带状或网状不均匀分布,偏析严重, 而常规热处理又很难改变碳化物偏析的状况, 严重影响了钢的力学性能与模具的使用寿命。而碳化物的形状、大小对钢的性能也有很大的影响, 尤其大块状尖角碳化物对钢基体的割裂作用比较大,往往成为疲劳断裂的策源地,为此必须对原材料轧制钢材进行改锻,充分击碎共晶碳化物,使之呈细小、均匀分布, 纤维组织围绕型腔或无定向分布, 从而改善钢材的横向力学性能。

      锻造时对钢坯从不同方向进行多次镦粗和拉拔,并采用“二轻一重”法锻造,即坯料始锻时要轻击,防止断裂,在980～1 020 ℃中间温度可重击, 以保证击碎碳化物,

      CMoV 钢未改锻,采用固溶双细化处理,即500 ℃及800 ℃左右二级预热,1 100～1 150 ℃固溶处理,淬入热油或等温淬火,750 ℃高温回火,机加工后960 ℃加热油冷后进行最终热处理, 也可使碳化物细化、棱角圆整化,晶粒细化。

回火

CMoV钢推荐的回火规范

淬火

      注：1.方案Ⅱ、Ⅲ用于要求获得很高的力学性能及变形较小的工件，如螺纹滚子、搓丝板、形状复杂受冲击负荷的模具等；

      2.方案Ⅳ、Ⅴ用于要求获得红硬性及耐磨性的工件，但力学性能较差，尺寸变形较大，如450℃以下工作的热冲模等；

      3.这种钢对脱碳很敏感，预热和加热用的盐浴必须经过充分的脱氧后再使用；若在普通电炉中加热可将工件装入箱内，填充以渗碳剂或生铁粉（这时工件可能有少许增碳现象，硬度可提高HRC1~2）。

淬火状态的组织比例

淬火规范

普通淬火、回火规范：

      淬火温度1000~1050℃，淬油或淬气，硬度≥ 60HRC；回火温度160~180℃，回火时间2h，或回火温度325~375℃，回火次数2~3次。

典型举例

      1.该钢可用于制作材料厚度>3mm的冲裁模具复杂形状的凸模、 凹模、镶块.制作凸模时建议硬度58~62HRC,制作凹模时建议硬度60 ~64HRC。

      2.用于制作冲裁模具中要求耐磨的凸模、凹模。制作凸模时建议硬度为胍60~62HRC,制作凹模时建议硬度为62~64HRC。

      3.用于制作拉深模中要求耐拉的凹模,建议硬度为62 ~64HRC.

      4.用于制作弯曲模中要求耐磨、形状复杂的凸模、凹模及镶块。制作凸模时建议硬度60~64HRC,制作凹模时议硬度60 ~64HRC

      5.用于制作铝件冷挤压摸的凸模、凹模。制作凸模时建议硬度60~62HRC,制作凹模时建议硬度62-64HRC。

模具钢简介

      模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。

      模具钢大致可分为：冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢三类，用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。

      冷轧模具包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和冷挤压模等。冷作模具用钢，按其所制造具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢，碳质量分数在0.80%以上，铬是这类钢的重要合金元素，其质量分数通常不大于5%。但对于一些耐磨性要求很高，淬火后变形很小模具用钢，最高铬质量分数可达13%，并且为了形成大量碳化物，钢中碳质量分数也很高，最高可达2.0%~2.3%。冷作模具钢的碳含量较高，其组织大部分属于过共析钢或莱氏体钢。常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。

      热轧模具分为锤锻、模锻、挤压和压铸几种主要类型，包括热锻模、压力机锻模、冲压模、热挤压模和金属压铸模等。热变形模具在工作中除要承受巨大的机械应力外，还要承受反复受热和冷却的做用，而引起很大的热应力。热作模具钢除应具有高的硬度、强度、红硬性、耐磨性和韧性外，还应具有良好的高温强度、热疲劳稳定性、导热性和耐蚀性，此外还要求具有较高的淬透性，以保证整个截面具有一致的力学性能。对于压铸模用钢，还应具有表面层经反复受热和冷却不产生裂纹，以及经受液态金属流的冲击和侵蚀的性能。这类钢一般属于中碳合金钢，碳质量分数在0.30%~0.60%，属于亚共析钢，也有一部分钢由于加入较多的合金元素（如钨、钼、钒等）而成为共析或过共析钢。常用的钢类有铬锰钢、铬镍钢、铬钨钢等。

      塑料模具包括热塑性塑料模具和热固性塑料模具。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。此外，还要求具有良好的工艺性，如热处理变小、加工性能好、耐蚀性好、研磨和抛光性能好、补焊性能好、粗糙度高、导热性好和工作条件尺寸和形状稳定等。一般情况下，注射成形或挤压成形模具可选用热作模具钢；热固性成形和要求高耐磨、高强度的模具可选用冷作模具钢。

分类

      美国按模具服役条件将模具钢分为四大类，美国金属学会工具钢委员会列出了：冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、塑胶模具钢等四大类。其中，冷作模具钢又分出12小类，热作模具钢9小类，塑料模具钢2小类，塑胶模具钢5小类。每个小类的选材又取决于三个主要因素：

      尺寸大小和形状的复杂性，

      被加工的材料，

      耐久性要求或设计寿命。

冷作模具钢

      可分为五组：W组、O组、A组、D组、S组。

      W组即水淬模具钢，有11个钢种，7个碳素模具钢，含碳量从0.7%-1.3%。

      O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢），有4个钢种，含碳量在0.85%-1.55%，

      A组即空淬中合金冷作模具钢，有9个钢种，含碳量从0.5%-2.25%。

      D组即高碳高铬冷作模具钢，有7个钢种，含碳量0.9%-2.5%。

      S组即耐冲击工具钢，有7个钢种，含碳量0.4%-0.6%。

      用于冷作模具还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组），钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组），粉末钢和工程陶瓷（PIM组），碳钨工具钢（F组），特殊用途工具钢（L组）。

冷轧模具钢的选用

      冷轧模具钢的主系列是高硬冷作类，主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具，硬度高于HRC60-62。对于要求耐冲击、韧性高的模具，硬度低于HRC60- 62，主要用S类和部份A类和最普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。对于大型冲压模，如汽车外型冲压件，主要用铸铁类。简易或寿命数量少的用锌基合金或高分子复合材料。

      高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用迅速增长。主要是有高的"抗压强度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之间选择。

      粉末模具钢有优良的耐磨寿命，硬度不大高HRC60-62，应用相当多。

      碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围。

热轧模具钢

      美国热轧模具钢分二大类：热轧模具钢，和超级热强合金。

      热轧模具由于在有温度的条件下工作，要求材料具有热强性和热耐磨性，为了保证模具的使用寿命模具要冷却，热冷交替模具会出现龟裂，即热疲劳裂纹，所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能。

按热强性排列的主系列进行选材:

      低合金调质模具钢（6G，6F2，6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21，H22）。

      非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时，可以选择6H1，6H2。

      当要求模具以热作耐磨性为主时，可以选择D2，D4→M2，M4→粉末钢。钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的，但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差，不能在急冷急热状态下使用。

塑料模具钢

      美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家，以P来表示为主，共分为五类。

      渗碳型塑料模具钢：P1，P2，P3，P4，P5，P6。这类钢含碳量很低，主要是美国早期及用挤压成型制模法，要求冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。芯部超低碳可使淬火时变形量最小。

      调质型塑料模具：P20，P21。塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。

      中碳合金工具钢用于热固性塑料模。钢号有H13，而L2和S7，O1和A2也有应用。这一类的特点是：

      (1)基本属二次硬化金钢，500-600oC时的热强性好。

      (2)含铬较高，大气腐蚀性好。

      (3)淬透性极好，适用于大模块。

      不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模，主要钢号有420，414L，440，416。

      时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能。有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。

塑料模具钢的选用

      薄壁的塑料箱体，生产批量在小于10万件时，用P20，P21预硬态（HB250～300），腐蚀性较强时用414L。

      高寿命的普通塑料模，用P6或P20，经渗碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时，可用O1，S7。腐蚀性较强时用420。

      非高温的热固性模用P6，P20经渗碳淬火后使用。腐蚀性强用420。

      高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4。这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性。

塑胶模具钢

      塑胶模具钢分预硬普通塑胶模具钢,预硬优质塑胶模具钢,预硬高硬度塑胶模具钢,预硬抗腐镜面塑胶模具钢,抗腐镜面塑胶模具钢5小类塑胶模具钢质量等级分配。

模具类别以美国SPI-SPE 为标准分下列各类

      A.101 类模(SPI-SPE 标准1,000,000 啤或以上,长期精密生产模)

      1.需要详细模具结构图.

      2.模胚材料硬度最低为 280BN.(DME #2 钢 / 4140 钢)

      3.有胶位的内模件钢材一定要见硬至 48~50HRC.其余零件如行位,压锁,压条等亦应为硬件.

      4.顶针板要有导柱.

      5.行位要有硬片.

      6.如有需求的话,上模,下模及行位要有温度控制.

      7.所有运水道,建议采用无电浸镍或用420 不锈钢做模板.这样可防止生锈及清理垃圾.

      8.需要直身锁或斜锁.

      B.102 类模(不超过1,000,000 啤,大量生产模具)

      1.需要详细模具结构图.

      2.模胚材料硬度最低为 280BHN.(DME #2 钢 / 4140 钢)

      3.有胶位的内模件钢材要见硬至最低 48~52HRC,其余有用的零件亦应同一处理.

      4.建议采用直身锁或斜锁.

      5.下列项目可能或不需要.视乎最终生产数量而定.建议报价时如采用下列项目要检查清楚是否需要:

      (1)顶针板导柱.

      (2)行位硬片.

      (3)电镀运水孔.

      (4)电镀模腔.

      C.103 类模(少于500,000 啤,中量生产模)

      1.需要详细模具结构图.

      2.模胚材料硬度最小为 165BHN. (DME #1 钢 / 1040 钢)

      3.内模钢材为 P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC).

      4.其余要求视乎需要而定.

      D.104 类模(少于100,000 啤,少量生产模)

      1.需要模具结构图.

      2.模胚材料 P20(28~32HRC)可用软钢或铝.(1040 钢)

      3.内模件可用铝,软钢或其它认可金属.

      4.其余要求视乎需要而定.

      E.105 类模. (少于500 啤,首办模或试验模)

      1.可用铝铸铁或环氧树脂或任何材料只要有足够强度可生产最少测试数量便可

工艺性能

      在模具生产成本中，材料费用一般占10%~20%，而机械加工、热处理、装配和管理费用占80%以上，所以模具材料的工艺性能是影响模具的生产成本和制造难易的主要因素之一。

可加工性

      热加工性能，指热塑性、加工温度范围等；

      冷加工性能，指切削、磨削、抛光、冷拔等加工性能。

      冷作模具钢大多属于过共析钢和莱氏体钢，热加工和冷加工性能都不太好，因此必须严格控制热加工和冷加工的工艺参数，以避免产生缺陷和废品。另一方面，通过提高钢的纯净度，减少有害杂质的含量，改善钢的组织状态，以改善钢的热加工和冷加工性能，从而降低模具的生产成本。

      为改善模具钢的冷加工性能，自20世纪30年代开始，研究向模具钢中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素，发展了各种易切削模具钢，以进一步改善其切削性能和磨削性能，减少刀具磨料消耗、降低成本。

淬透性和淬硬性

      淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火前的原始组织状态；淬硬性则主要取决于钢中的含碳量。对于大部分的冷作模具钢，淬硬性往往是主要的考虑因素之一。对于热作模具钢和塑料模具钢，一般模具尺寸较大，尤其是制造大型模具，其淬透性更为重要。另外，对于形状复杂容易产生热处理变形的各种模具，为了减少淬火变形，往往尽可能采用冷却能力较弱的淬火介质，如空冷、油冷或盐浴冷却，为了得到要求的硬度和淬硬层深度，就需要采用淬透性较好的模具钢。

淬火温度和热处理变形

      为了便于生产，要求模具钢淬火温度范围尽可能放宽一些，特别是当模具采用火焰加热局部淬火时，由于难于准确地测量和控制温度，就要求模具钢有更宽的淬火温度范围。

      模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，应该选用微变形模具钢制造。

氧化、脱碳敏感性

      模具在加热过程中，如果发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低；因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。对于含钼量较高的模具钢，由于氧化、脱碳敏感性强，需采用特种热处理，如真空热处理、可控气氛热处理、盐浴热处理等。

其他因素

      在选择模具钢时，除了必须考虑使用性能和工艺性能之外，还必须考虑模具钢的通用性和钢材的价格。模具钢一般用量不大，为了便于备料，应尽可能地考虑钢的通用性，尽量利用大量生产的通用型模具钢，以便于采购、备料和材料管理。另外还必须从经济上进行综合分析，考虑模具的制造费用、工件的生产批量和分摊到每一个工件上的模具费用。从技术、经济方面全面分析，以最终选定合理的模具材料。

性能要求

A.强度性能

      (1)硬度硬度是模具钢的主要技术指标，模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变，必须具有足够高的硬度。冷作模具钢在室温条件下一般硬度保持在HRC60左右，热作模具钢根据其工作条件，一般要求保持在HRC40~55范围。对于同一钢种而言，在一定的硬度值范围内，硬度与变形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间，其塑性变形抗力可能有明显的差别。

      (2)红硬性 在高温状态下工作的热作模具，要求保持其组织和性能的稳定，从而保持足够高的硬度，这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能，铬钼热作模具钢一般在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红硬性主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。

      (3)抗压屈服强度和抗压弯曲强度 模具在使用过程中经常受到强度较高的压力和弯曲的作用，因此要求模具材料应具有一定的抗压强度和抗弯强度。在很多情况下，进行抗压试验和抗弯试验的条件接近于模具的实际工作条件（例如，所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头工作时所表现出来的变形抗力较为吻合）。抗弯试验的另一个优点是应变量的绝对值大，能较灵敏地反映出不同钢种之间以及在不同热处理和组织状态下变形抗力的差别。

B.韧性

      在工作过程中，模具承受着冲击载荷，为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏，要求模具钢具有一定的韧性。

      模具钢的化学成分，晶粒度，纯净度，碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况，以及模具钢的热处理制度和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺，以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到最佳的配合。

      冲击韧性系表特征材料在一次冲击过程中试样在整个断裂过程中吸收的总能量。但是很多工具是在不同工作条件下疲劳断裂的，因此，常规的冲击韧性不能全面地反映模具钢的断裂性能。小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命等试验技术正在被采用。

C.耐磨性

      决定模具使用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性，就要既保持模具钢具有高的硬度，又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具，要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持润滑作用，减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损，又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。

      耐磨性可用模拟的试验方法，测出相对的耐磨指数，作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命，反映各种钢种的耐磨水平；试验是以CMoV钢为基准进行对比。

D.抗热疲劳能力

      热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

      热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量；断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。

      也就是说，抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命；而裂纹扩展速率和断裂韧性，可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此，热作模具如要获得高的寿命，模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

      抗热疲劳性能的指标可以用萌生热疲劳裂纹的热循环数，也可以用经过一定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深度或长度来衡量。

E.咬合抗力

      咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。试验时通常在干摩擦条件下，把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦运动，以一定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。

用途

      加工模具时用的，由于模具的用途很广，各种模具的工作条件差别很大，所以，制造模具用材料范围很广，在模具材料中应用最广的当属模具钢。从—般的碳素结构钢、碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢、弹簧钢、高速工具钢、不锈耐热钢直到适应特殊模具需要的马氏体时效钢以及粉末高速钢、粉末高合金模具钢等。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类。

冷作模具钢

      冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

热作模具钢

      热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。

塑料模具钢

      由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型 塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。

高强度

      当今高强钢、超高强钢很好的实现了车辆的轻量化，提高了车辆的碰撞强度和安全性能，因此成为车用钢材的重要发展方向。但随着板料强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下，国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺，主要是利用高温奥氏体状态下，板料的塑性增加，屈服强度降低的特点，通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究，该技术被国外厂商垄断，国内发展缓慢。

      过去在生产深冲或者重冲工件，大家都认为耐压型(EP) 润滑油是保护模具的最好选择。硫和氯EP添加剂被混合到纯油中来提高模具寿命已经有很长的历史了。但是随着新金属--高强度钢的出现，环保要求的严格，EP油基润滑油的价值已经减少，甚至失去市场。

      在高温下高强度钢的成型，EP油基润滑油失去了它的性能，无法在极温应用中提供物理的模具保护隔膜。而极温型的IRMCO高固体聚合物润滑剂则可以提供必要的保护。随着金属在冲压模具中变形，温度不断升高，EP油基润滑油都会变薄，有些情况下会达到闪点或者烧着（冒烟）。IRMCO高分子聚合物润滑剂一般开始喷上去时稠度低得多。随着成形过程中温度的上升，会变得更稠更坚韧。实际上高分子聚合物极温润滑剂都有“热寻性”而且会粘到金属上，形成一个可以降低摩擦的隔膜。这个保护屏障可以允许工件延展，在最高要求的工件成型时没有破裂和粘接，以此来控制摩擦和金属流动。有效的保护了模具，延长了模具使用寿命，提高了冲压的强度。

质量提高

      1.利用Ca、稀土等微量元素对夹杂物的变质作用，改变钢中的夹杂物的结构形貌和物性，使钢中夹杂物球化、细化，从而提高钢材的力学性能。

      2.对钢锭进行高温扩散热处理，可以改善钢锭的成分不均匀性，从而提高钢材的横向性能。

      3.在热加工方面，对钢锭进行反复的镦拔和多向轧制，增大变形量，可降低钢中的碳化物偏析的级别，也有利于改善钢材的各向异性。

      4.钢的纯净度对 模具钢材的等向性能有很大的影响，采用二次精炼技术（包括真空精炼、ESR和钢包喷粉等），可以提高钢材的纯净度，尤其降低钢中的有害杂质的含量，对提高性能十分有益。

发展方向

      模具日趋大型化。一方面，模具成型林间日趋大型化，另一方面，为了提高生产效率，一模多腔，因此大型模具钢需求量将逐年增加；模具的精度越来越高，要求钢材的质量好，尺寸稳定性好；塑料模具钢、压铸模具钢的需求量不断增加；中高档模具钢的需求量不断增加，低档次模具钢过剩；另外，随着模具标准件应用日益广泛，模具标准化、商品化程度的提高，对于模具钢产品质量、品种规格以及交货周期将提出更高的要求。此模具钢类似于一个4330合金，洁净钢生产技术。它具有优异的尺寸稳定性，并一直工作锌，铝合金压铸，塑料和橡胶模具的现场验证，并形成所有类型的金属片。它将接受各种形式的表面处理，包括火焰和感应硬化，硬质合金涂层，PVD和氮化。所以，SKD61模具钢不仅有模具钢的优点，更有一些合金钢产品的特点。将会带动国内模具钢产业的大发展。

      因此，钢铁企业要根据国内模具制造业发展的趋势和模具市场的需求，紧抓研制开发高精度、高韧性、耐腐蚀、高质量的模具钢新品种，使国产的热作和冷作模具钢达到世界先进水平。相信在未来的日子，我们生产模具钢的质量和技术会越来越好，模具钢的市场也会得到更快更好的发展，将会带领国内模具钢产业迈上更高层次的发展。美好的未来，我们拭目以待。

模具钢密度

      就国内外使用的模具钢材而言，模具钢密度一般都在7.85左右，通常模具钢是锻造件，密度在8000-8400千克/立方米。不同模具钢材中加入的合金元素比例不一样，模具钢密度会有小范围的差别。

      密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。所以我们可以根据密度公式ρ=M/V，计算出任意一种模具钢的密度。

      根据密度公式：ρ=m/v，也就是说决定模具钢质量和体积的因素决定了模具钢密度。那么从微观的角度来讲的话，就是分子量和分子间隙共同决定物质的密度。体积、大小、质量、压强、压力和温度影响物质密度，虽然物质密度物质的本身属性，它是一定的，但是物质有各种状态，当物质形成态的转化的时候，密度才会变化。比如水，升温可导致水的气化，密度变小，加压又可以使水蒸气从新凝结为液态水，密度变大。大家都知道铁的密度7.8g/cm3，模具钢材是铁和一些微量的合金元素形成的，微量的合金元素占的比例非常少，但是在模具钢材成形的过程会形成不同的化合物，每一种化合物所占有的空间不一样，导致同样体积的模具钢材，其内部的空隙不一样，这就是影响模具钢密度的主要因素。但由于模具钢材加入的合金元素分量不到10%对模具钢材整体的影响小，所以密度也接近铁的密度。