各國常見熱作模具鋼

   1 各國（前蘇聯(lián)、日本、美國、瑞典、中國等鋼牌號見表1）加熱模具鋼一覽表。

   2 各國鋼牌號，均有各國家標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號和生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號。如SKD61是日本國家標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號，但DAC、YHD-3是生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號

   3 每外國標(biāo)準(zhǔn)的鋼牌號，均可找到與其對應(yīng)的中國標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號。

   4 編號1-6、22-32等17種標(biāo)準(zhǔn)鋼牌號，是我國已生產(chǎn)過。

熱作模具鋼中的合金元素

國家標(biāo)準(zhǔn)中，有四種高韌性錘鍛模具鋼：5CrNiMo、5CrMnMo、5MnMoSiV、5Cr4Mo。其中5MnMoSiV是為改善5CrNiMo鋼淬透性而研制的，5Cr4Mo鋼，主要是作為堆焊電極材料。70年代研制了無鎳鋼錘鍛模模具鋼5MnMoSiV，主要用于大中型模具，該鋼加入礬，并采用硅錳復(fù)合合金化，強(qiáng)度有所提高，但由于含碳量仍保持在0.50%左右，其韌性有所降低趨勢。近年來研制的4Cr2MoVNi、5Cr2MoVNiSi、45Cr2MoVNiSi，高溫強(qiáng)度有所提高，且含碳量有略微下降，因此韌性有所提高。上述鋼均用于大噸位錘鍛模和機(jī)鍛模。80年代前蘇聯(lián)、日本等國錘鍛模具鋼的發(fā)展趨勢是：

   I把鋼中碳含量降低，即從0.5%降到0.4%，個別的可降至0.30%。

   II鋼中加入鉻、鉬、鎢、釩的同時又添加鈷、鈮、鈦、稀土、微量的鈣、鋁、氮等元素，進(jìn)行多元合金化，合金元素總量在5-10%不等。模具材料使用溫度及強(qiáng)韌性均有所提高，模具使用壽命可提高20%-120%。總的趨勢是向著低碳、沉淀、硬化方向發(fā)展。為此弄清楚各合金元素作用之前，必須說明幾個原則。

 1 幾個原則

   -降低鋼中碳的含量，淬火后能得到以板條狀馬氏體為主的組織，以保證模具材料的高韌性。

   -實(shí)施多元復(fù)合合金化，以提高鋼的熱強(qiáng)性。合金化時，應(yīng)特別注意防止第二類回火脆性。

   -研究實(shí)施合理的強(qiáng)韌化熱處理工藝，保證熱強(qiáng)性與熱韌良好的配合。

   -在達(dá)到要求的綜合性能前提下，盡量減少其合金元素的用量，降低新鋼種的成本。

2 合金元素的作用

（1）碳

是控制馬氏體強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，也是影響韌性的主要因素。國內(nèi)外關(guān)于低碳馬氏體的大量研究表明：若要獲得較好的綜合機(jī)械性能，鋼中碳量要控制在0.45%-0.30%。

（2）鉻

鉻形成碳化物，可提高鋼的淬透性。淬火加熱時鉻溶于奧氏體，淬火后固溶于馬氏體中，可以提高鋼的抗回火能力。熱作模具鋼中，α-Fe中鉻含量少于2%時，隨著鉻含量的增加，高溫強(qiáng)度隨之上升，但鉻含量大于2%時，高溫強(qiáng)度將隨鉻含量的增加反而下降。同時，還會引起碳化物偏析，將導(dǎo)致降低沖擊韌性。一般講，熱作模具鋼，鉻含量應(yīng)控制2%為宜。

（3）鎢和鉬

鎢的加入在多元復(fù)合合金化的熱作模具鋼中，可以明顯地降低鋼的過熱敏感傾向，并提高鋼的熱穩(wěn)定性。但鎢的含量超過2-3%，鋼的熱強(qiáng)性不會再有明顯提高，反而會使韌性下降。一般應(yīng)控制在1%左右。

鉬的加入，可以提高鋼的淬透性與熱強(qiáng)性，又可以防止第二類回火脆性。但鉬加入過多，會造成鉬碳化物偏析，在回火過程中沿晶界呈針狀或網(wǎng)狀析出，影響鋼的韌性。在高韌性熱作模具鋼中，鉬含量以0.6-1%為宜。

（4）釩

釩可以降低鋼的過熱敏感傾向。在低合金鋼中加入0.1-0.3%的釩就有明顯的效果。馬氏體鋼中，釩含量達(dá)到0.5%就可以產(chǎn)生足夠的二次硬化效應(yīng)。釩量過高，在二次硬化溫度范圍內(nèi)回火，鋼的塑性、韌性將明顯下降，故釩加入量不能超過1%。

（5）鎳

鎳為非碳化合物形成元素，可提高鋼的淬透性。對鋼的強(qiáng)度與韌性，均有良好作用。但過量鎳會促使沿奧氏體晶界析出碳化物，這會導(dǎo)致基體中合金元素含量降低，使鋼熱強(qiáng)性下降。大型錘鍛模具鋼鎳含量一般不會超過1.5%。

（6）硅

硅的加入可提高鋼的淬透性和基體強(qiáng)度。硅溶于α-Fe中，使其強(qiáng)化，并提高α-Fe轉(zhuǎn)變 r-Fe的轉(zhuǎn)變溫度及高溫抗氧化能力。硅是不溶于碳化物，但能提高回火時析出特殊碳化物的彌散度；近期研究表明：加入適量的硅可以改善鋼的韌性，在以碳化物為強(qiáng)化相的熱作模具鋼中，硅量一般以0.5-0.8%為宜。

（7）錳

錳，除了能提高淬透性之外，還可以消除硫的有害影響。它的含量，一般控制在0.5-0.8%。

（8）鈷、鈮、鈦

鈮可形成穩(wěn)定性很高的NbC，在1050℃剛剛開始溶入奧氏體中，因此抑制晶粒長大，可提高熱強(qiáng)性和高韌性。

鈷的加入可顯著提高耐氧化性和紅硬性（耐磨性能好），如美國的H-10鋼中。加入3%的鈷，可大大提高其鋼的耐磨性能。

鈦在鋼中的作用，就是在高溫時，避免晶粒粗化，因此可以強(qiáng)化鋼的基體，又能提高鋼的韌性。

（9）硫與磷

由原材料帶入的有害元素，參照5CrNiMo鋼的冶金含量標(biāo)準(zhǔn)，均控制在少于0.03%范圍。

SKH51模具鋼代號為LM1，是一種較好的冷、熱兼用型模具鋼材，基體鋼成分一般與高速鋼淬火組織中的基體化學(xué)成分相同，但碳含量稍高，以增加一次模具鋼和提高耐磨性，此外，還加入少量的強(qiáng)碳化物元素或鈦，以形成比較穩(wěn)定的碳化物。阻止淬火加熱時晶粒的長大并改善鋼的工藝性能。

SKH51模具鋼淬火后過剩碳化物數(shù)量少，細(xì)小均勻，使鋼的韌性和抗冷熱疲勞性能進(jìn)一步得到改善，具有較好的熱硬性和較高的強(qiáng)韌性。

深圳市泓鑫模具鋼材是一家專業(yè)從事模具鋼材選材、加工、配送為一體化的專業(yè)模具鋼材供應(yīng)廠家，供應(yīng)的主要材料有：

日本大同模具鋼材系列：Nak80、pakd90、nak55、S-STAR、PX88、PX5、NAK-PRM、DH31-SUPER工具鋼/模具鋼、DHA1、DC53、GOA、DC11、碳素工具鋼YK30

日本日立模具鋼材系列：CENA1、HPM1、HPM2、HPM7、HPM38、HPM50、SKD61、FDAC、SKD11、SGT、SLD8、S50C、S55C、SKH-55、鋼SKH-51、高速鋼SKH-9

奧地利百祿模具鋼系列：m310、M201、M202、M238、M300、W403、W302、K110、K460、K100、K107

一勝百模具鋼材系列：S136、S136H、718-718H、618、635、CALMAX635、EM38、RAMAX168、CORRAXS336、8407、8402、熱作工具鋼8418、QRO90、XW42、DF2、XW-5、ASP-23、ASP-30、ASP-60

德國撒斯特模具鋼系列：GS-2083、GS-2311、GS-2312、GS-638、GS-2316、GS-2738H、GS-2711、熱作工具鋼GS-2344、GS-2510、GS-2379

德國葛利茲模具鋼系列：W.1.2738、W.1.2711、W.1.2767、W.1.2085、XPM、CPM40、W.1.2083、W.1.2343、W.1.2344、W.1.2343、W.1.2344

韓國浦項特殊鋼系列：420J2、PSTW21、CSP4、CSP4M、CSP10、SKD61(STD61)、SKD11(STD11)

國產(chǎn)模具鋼系列：低碳鋼A3、Q235，A3光圓、S45C、T10、S50C、鉻12Cr12、12Cr12、機(jī)打鉻12Cr12、Cr12Molvl、SKD11Cr12Molvl、4Cr2MoNi(扎）718、3Cr2Mo（P20）、3Cr2Mo、4Cr2MoNi、15Ni3Mn、3Cr17Ni MnMo、4Cr13、4Cr5Mo  SiV1、9CrWMn、Cr12Mo1V1、Cr12、Cr12W、W6Mo5  Cr4V2、W6Mo5 Cr4V2Co5、W2Mo9  Cr4VCo8、50

鋼材的熱處理：
SKH51模具鋼將鋼件加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻到室溫

①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工

②細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織，改善鋼的性能及為以后的熱處理作準(zhǔn)備

③消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力。防止零件加工后變形及開裂

低溫回火：將淬硬的鋼件加熱到150-50oC,并在這個溫度保溫一定時間，然后在空氣中冷卻,低溫回火多用于切削刀具、量具、模具、3cr2w8v模具鋼滾動軸承和滲碳零件等

高溫回火：將淬火的鋼件加熱到350～450％，經(jīng)保溫一段時間冷卻下來,一般用于各類彈簧及熱沖模等零件

調(diào)質(zhì)：將淬火后的鋼件進(jìn)行高溫(500～600oC) p20模具鋼回火多用于重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類、齒輪、連桿等調(diào)質(zhì)一般是在粗加工之后進(jìn)行的
化學(xué)成分（％）：C0.65、Cr4.5、W8.00、v1.00、Ti0.20主要用于制作冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等模具，變形材料用的大型復(fù)雜模具。熱擠壓模具。SKH51模具鋼具有良好的熱強(qiáng)性，高的等溫強(qiáng)度，高溫硬度，耐回火性和耐磨性好，冷熱模具兼用模，模具使用壽命比3Cr2W8v鋼高幾倍。