介紹
加工模具時用的，由於模具的用途很廣，各種模具的工作條件差別很大，所以，製造模具用材料範圍很廣，在模具材料中套用最廣的當屬模具鋼。從—般的碳素結構鋼、碳素工具鋼、合金結構鋼、合金工具鋼、彈簧鋼、高速工具鋼、不銹耐熱鋼直到適應特殊模具需要的馬氏體時效鋼以及粉末高速鋼、粉末高合金模具鋼等。
分類
模具鋼按用途一般可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑膠成型用模具鋼三大類
1．冷作模鋼
冷作模具鋼主要用於製造對冷狀態下的工件進行壓製成型的模具。如：冷沖裁模具、冷衝壓模具、冷拉深模具、壓印模具、冷擠壓模具、螺紋壓制模具和粉末壓制模具等。冷作模具鋼的範圍很廣，從各種碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼到粉末高速工具鋼和粉末高合金模具鋼。
2．熱作模具鋼
熱作模具鋼主要用於製造對高溫狀態下的工件進行壓力加工的模具。如：熱鍛模具、熱擠壓模具、壓鑄模具、熱鐓鍛模具等。常用的熱作模具鋼有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、V等合金元素的合金模具鋼；對特殊要求的熱作模具鋼，有時採用高合金奧氏體耐熱模具鋼製造。
3．塑膠模具用鋼
由於塑膠的品種很多，對塑膠製品的要求差別也很大，對製造塑膠模具的材料也提出了各種不同的性 能要求。所以，不少工業發達的國家已經形成了範圍很廣的塑膠模具用鋼系列。包括碳素結構鋼、滲碳型 塑膠模具鋼、預硬型塑膠模具鋼、時效硬化型塑膠模具鋼、耐蝕塑膠模具鋼、易切塑膠模具鋼、整體淬硬型塑膠模具鋼、馬氏體時效鋼以及鏡面拋光用塑膠模具鋼等。
性能要求
使用性能
A 強度性能
（1）硬度 硬度是模具鋼的主要技術指標，模具在高應力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右，熱作模具鋼根據其工作條件，一般要求保持在HRC40~55範圍。對於同一鋼種而言，在一定的硬度值範圍內，硬度與變形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間，其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
（2）紅硬性 在高溫狀態下工作的熱作模具，要求保持其組織和性能的穩定，從而保持足夠高的硬度，這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度範圍內保持這種性能，鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度範圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決於鋼的化學成分和熱處理工藝。
（3）抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經常受到強度較高的壓力和彎曲的作用，因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下，進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近於模具的實際工作條件（例如，所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現出來的變形抗力較為吻合）。抗彎試驗的另一個優點是應變數的絕對值大，能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態下變形抗力的差別。
B 韌性
在工作過程中，模具承受著衝擊載荷，為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞，要求模具鋼具有一定的韌性。
模具鋼的化學成分，晶粒度，純淨度，碳化物和夾雜物等的數量、形貌、尺寸大小及分布情況，以及模具鋼的熱處理制度和熱處理後得到的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純淨度和熱加工變形情況對於其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地選擇鋼的化學成分並且採用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝，以使模具材料的耐磨性、強度和韌性達到最佳的配合。
衝擊韌性系表特徵材料在一次衝擊過程中試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的，因此，常規的衝擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次衝擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗技術正在被採用。
C 耐磨性
決定模具使用壽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當大的壓應力和摩擦力，要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性，就要既保持模具鋼具有高的硬度，又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對於重載、高速磨損條件下服役的模具，要求模具鋼表面能形成薄而緻密粘附性好的氧化膜，保持潤滑作用，減少模具和工件之間產生粘咬、焊合等熔融磨損，又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。
耐磨性可用模擬的試驗方法，測出相對的耐磨指數є，作為表征不同化學成分及組織狀態下的耐磨性水平的參數。以呈現規定毛刺高度前的壽命，反映各種鋼種的耐磨水平；試驗是以Cr12MoV鋼為基準（є=1）進行對比。圖1-2-3是標準磨具進行耐磨性試驗的結果，較好地反映工模具鋼在磨粒磨損條件下的耐磨性水平。
D 抗熱疲勞能力
熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外，還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用，因此，評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標，它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。
熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命，抗熱疲勞性能高的材料，萌生熱疲勞裂紋的熱循環次數較多；機械疲勞裂紋擴展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之後，在鍛壓力的作用下裂紋向內部擴展時，每一應力循環的擴展量；斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發生失穩擴展的抗力。斷裂韌性高的材料，其中的裂紋如要發生失穩擴展，必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子，也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恆定的前提下，在一種模具中已經存在一條疲勞裂紋，如果模具材料的斷裂韌性值較高，則裂紋必須擴展得更深，才能發生失穩擴展。
也就是說，抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命；而裂紋擴展速率和斷裂韌性，可以決定當裂紋萌生後發生亞臨界擴展的那部分壽命。因此，熱作模具如要獲得高的壽命，模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。
抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環數，也可以用經過一定的熱循環後所出現的疲勞裂紋的條數及平均的深度或長度來衡量。
E 咬合抗力
咬合抗力實際就是發生“冷焊”時的抵抗力。該性能對於模具材料較為重要。試驗時通常在乾摩擦條件下，把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料（如奧氏體鋼）進行恆速對偶摩擦運動，以一定的速度逐漸增大載荷，此時，轉矩也相應增大，該載荷稱為“咬合臨界載荷”，臨界載荷愈高，標誌著咬合抗力愈強。
工藝性能
在模具生產成本中，材料費用一般占10%~20%，而機械加工、熱處理、裝配和管理費用占80%以上，所以模具的工藝性能是影響模具的生產成本和製造難易的主要因素之一。
A 可加工性
——熱加工性能，指熱塑性、加工溫度範圍等；
——冷加工性能，指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬於過共析鋼和萊氏體鋼，熱加工和冷加工性能都不太好，因此必須嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數，以避免產生缺陷和廢品。另一方面，通過提高鋼的純淨度，減少有害雜質的含量，改善鋼的組織狀態，以改善鋼的熱加工和冷加工性能，從而降低模具的生產成本。
為改善模具鋼的冷加工性能，自20世紀30年代開始，研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或導致模具鋼中碳的石墨化的元素，發展了各種易切削模具鋼，以進一步改善其切削性能和磨削性能，減少刀具磨料消耗、降低成本。
B 淬透性和淬硬性
淬透性主要取決於鋼的化學成分和淬火前的原始組織狀態；淬硬性則主要取決於鋼中的含碳量。對於大部分的冷作模具鋼，淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對於熱作模具鋼和塑膠模具鋼，一般模具尺寸較大，尤其是製造大型模具，其淬透性更為重要。另外，對於形狀複雜容易產生熱處理變形的各種模具，為了減少淬火變形，往往儘可能採用冷卻能力較弱的淬火介質，如空冷、油冷或鹽浴冷卻，為了得到要求的硬度和淬硬層深度，就需要採用淬透性較好的模具鋼。
C 淬火溫度和熱處理變形
為了便於生產，要求模具鋼淬火溫度範圍儘可能放寬一些，特別是當模具採用火焰加熱局部淬火時，由於難於準確地測量和控制溫度，就要求模具鋼有更寬的淬火溫度範圍。
模具在熱處理時，尤其是在淬火過程中，要產生體積變化、形狀翹曲、畸變等，為保證模具質量，要求模具鋼的熱處理變形小，特別是對於形狀複雜的精密模具，淬火後難以修整，對於熱處理變形程度的要求更為苛刻，應該選用微變形模具鋼製造。
D 氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過程中，如果發生氧化、脫碳現象，就會使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低；因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對於含鉬量較高的模具鋼，由於氧化、脫碳敏感性強，需採用特種熱處理，如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
其他因素
在選擇模具鋼時，除了必須考慮使用性能和工藝性能之外，還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價格。模具鋼一般用量不大，為了便於備料，應儘可能地考慮鋼的通用性，儘量利用大量生產的通用型模具鋼，以便於採購、備料和材料管理。另外還必須從經濟上進行綜合分析，考慮模具的製造費用、工件的生產批量和分攤到每一個工件上的模具費用。從技術、經濟方面全面分析，以最終選定合理的模具材料。
日常常用
塑膠模具鋼 MEK 4 高耐磨高韌性之塑膠模
X13T6W (236) 高耐磨高耐腐蝕鏡面模具
X13T6W(236H) 高耐磨高耐腐蝕鏡面模具
熱作工具鋼 SMV3W 壓鑄模,擠壓模,塑膠模
ADC 3 壓鑄模,擠壓模
塑膠模具鋼 718S 塑膠模之內模件
718H塑膠模之內模件
S136 耐腐蝕鏡面模具
S136H 耐腐蝕鏡面模具
OPTIMAX 光學級鏡面不鏽鋼模
ELMAX 高耐磨耐腐蝕性塑膠模具
CORRAXs336高耐腐蝕性塑膠模具
RAMAX 168 易切削耐腐蝕塑膠模
CALMAX 635 冷作及塑膠模
熱作工具鋼 8407 金屬壓鑄,擠壓模
冷作工具鋼 DF2 微變形耐磨油鋼,冷衝壓模
XW42 冷擠壓成形模,精密五金模
V10 高壽命精密沖切模
塑膠模具鋼 P×88 通用塑膠模,良好拋光性能
nak55高性能塑膠模,橡膠模
NAK80 高拋光性鏡麵塑膠模
S-STAR 高鏡面度耐腐蝕模具
S-STAR(A) 高鏡面度耐腐蝕模具
熱作工具鋼 DH31-SUPER 金屬壓鑄,擠壓模
冷作工具鋼YK30沖裁模,彎曲模
GOA 冷壓加工,沖裁模,成形模
DC11冷擠壓成形,拉伸模
DC53 冷擠壓成形,拉伸模,沖裁模
塑膠模具鋼p20hh塑膠模
P20LQ 塑膠模
塑膠模具鋼 LKM 638 一般塑膠模,模架,下模件
LKM 2311 一般塑膠模,模架,下模件
LKM 2312 一般塑膠模,模架,下模件
LKM 738 一般塑膠模,模架,下模件
LKM 738H 一般塑膠模,模架,下模件
LKM 818H 高拋光度及高要求內鑲件
LKM 2711 高硬度高韌性大型塑膠模
LKM 2083 防酸性良好拋光性塑膠模
LKM 2083H 防酸性一般拋光性塑膠模
LKM 2316A 高酸性塑膠模
LKM 2316 高酸性塑膠模
LKM 2316ESR 高酸性塑膠模
熱作工具鋼 LKM 2344 金屬壓鑄,擠壓模
LKM 2344SUPER 金屬壓鑄,擠壓模
冷作工具鋼 LKM 2510 微變形耐磨油鋼
LKM 2379 微變形高耐磨油鋼
LKM 2767 微變形耐磨油鋼
塑膠模具鋼MUP塑膠模
塑膠模具鋼 PORCERAX II PM-35 塑膠及壓鑄模,透氣鋼
合金鈹銅 MOLDMAX MM40 需快速冷卻的模芯,鑲件
合金銅 HIT75 MOD 需快速冷卻的模芯,鑲件
純紅銅C1100P銅公工件
電蝕純紅銅 C1100P 銅公工件
合金鋁 6061-T6/T651 吹塑模,吸塑模,鞋模,發泡模
6061-T6511 吹塑模,吸塑模,鞋模,發泡模
7075-T651
合金鋼 7022-T651
黃牌中碳鋼 S50C-S55C
塑膠模具鋼 舞陽718
