美國(guó)模具鋼系列和選用方案在40年代就初步形成



美國(guó)按模具服役條件將模具鋼分為三大類(lèi)，美國(guó)金屬學(xué)會(huì)工具鋼委員會(huì)列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類(lèi)。其中，冷作模具鋼又分出12小類(lèi)，熱作模具鋼9小類(lèi)，塑料模具鋼2小類(lèi)。每個(gè)小類(lèi)的選材又取決于三個(gè)主要因素：
尺寸大小和形狀的復(fù)雜性，
被加工的材料，
耐久性要求或設(shè)計(jì)壽命



冷作模具鋼的分類(lèi)

冷作模具鋼分為五組：W組、O組、A組、D組、S組。
W組即水淬工具鋼，有11個(gè)鋼種，7個(gè)碳素工具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。
O組即油淬冷作模具鋼（俗稱(chēng)油鋼），有4個(gè)鋼種，含碳量在0.85%-1.55%，
A組即空淬中合金冷作模具鋼，有9個(gè)鋼種，含碳量從0.5%-2.25%。
D組即高碳高鉻冷作模具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.9%-2.5%。
S組即耐沖擊工具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.4%-0.6%。
用于冷作模具還有高速鋼（HSS組）和超高速鋼（SHSS組），鈷基硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（HA組），粉末鋼和工程陶瓷（PIM組），碳鎢工具鋼（F組），特殊用途工具鋼（L組）。

冷作模具鋼的選用

冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類(lèi)，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對(duì)于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S類(lèi)和部份A類(lèi)和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對(duì)于大型沖壓模，如汽車(chē)外型沖壓件，主要用鑄鐵類(lèi)。簡(jiǎn)易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合材料。
高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應(yīng)用迅速增長(zhǎng)。主要是有高的"抗壓強(qiáng)度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。
<br>美國(guó)按模具服役條件將模具鋼分為三大類(lèi)，美國(guó)金屬學(xué)會(huì)工具鋼委員會(huì)列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類(lèi)。其中，冷作模具鋼又分出12小類(lèi)，熱作模具鋼9小類(lèi)，塑料模具鋼2小類(lèi)。每個(gè)小類(lèi)的選材又取決于三個(gè)主要因素：
◆ 尺寸大小和形狀的復(fù)雜性，
◆ 被加工的材料，
◆ 耐久性要求或設(shè)計(jì)壽命



冷作模具鋼的分類(lèi)
冷作模具鋼分為五組：W組、O組、A組、D組、S組。
◆ W組即水淬工具鋼，有11個(gè)鋼種，7個(gè)碳素工具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。
◆ O組即油淬冷作模具鋼（俗稱(chēng)油鋼），有4個(gè)鋼種，含碳量在0.85%-1.55%，
◆ A組即空淬中合金冷作模具鋼，有9個(gè)鋼種，含碳量從0.5%-2.25%。
◆ D組即高碳高鉻冷作模具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.9%-2.5%。
◆ S組即耐沖擊工具鋼，有7個(gè)鋼種，含碳量0.4%-0.6%。
用于冷作模具還有高速鋼（HSS組）和超高速鋼（SHSS組），鈷基硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金（HA組），粉末鋼和工程陶瓷（PIM組），碳鎢工具鋼（F組），特殊用途工具鋼（L組）。
冷作模具鋼的選用
冷作模具鋼的主系列是高硬冷作類(lèi)，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對(duì)于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S類(lèi)和部份A類(lèi)和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對(duì)于大型沖壓模，如汽車(chē)外型沖壓件，主要用鑄鐵類(lèi)。簡(jiǎn)易或壽命數(shù)量少的用鋅基合金或高分子復(fù)合材料。

高速鋼和超高速鋼在冷作模具中的應(yīng)用迅速增長(zhǎng)。主要是有高的"抗壓強(qiáng)度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。

粉末模具鋼有優(yōu)良的耐磨壽命，硬度不大高HRC60-62，應(yīng)用相當(dāng)多。

碳素工具鋼在壽命10萬(wàn)件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應(yīng)用范圍。

熱作模具鋼的分類(lèi)

美國(guó)熱作模具鋼分二大類(lèi)：熱作模具鋼，和超級(jí)熱強(qiáng)合金。

熱作模具鋼的選用

熱作模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會(huì)出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。

按熱強(qiáng)性排列的主系列進(jìn)行選材:
低合金調(diào)質(zhì)模具鋼（6G，6F2，6F3）→中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13）→鎢熱作模具鋼（H21，H22）。
非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時(shí)效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿(mǎn)足熱耐磨性時(shí)，可以選擇6H1，6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時(shí)，可以選擇D2，D4→M2，M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。
塑料模具鋼的分類(lèi)
美國(guó)是最早在工具鋼中列出塑料模具專(zhuān)用鋼的國(guó)家，以P來(lái)表示為主，共分為五類(lèi)。
◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類(lèi)鋼含碳量很低，主要是美國(guó)早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長(zhǎng)。芯部超低碳可使淬火時(shí)變形量最小。
◆ 調(diào)質(zhì)型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時(shí)使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號(hào)有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類(lèi)的特點(diǎn)是：
1. 基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時(shí)的熱強(qiáng)性好。
2. 含鉻較高，大氣腐蝕性好。
3. 淬透性極好，適用于大模塊。
◆ 不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模，主要鋼號(hào)有420，414L，440，416。
◆ 時(shí)效鋼是經(jīng)過(guò)時(shí)效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時(shí)效鋼；另一類(lèi)是18Ni馬氏體時(shí)效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無(wú)碳高純度、高強(qiáng)度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。
塑料模具鋼的選用
薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬(wàn)件時(shí)，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用414L。
高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時(shí)，可用O1，S7。腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用420。
非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。
廣東省模具用材的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
廣東省模具工業(yè)產(chǎn)值約100億人民幣左右，占全國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值20%以上。全省模具廠(chǎng)約6000多家。廣東家用電器、電子、陶瓷、鋁型材等產(chǎn)業(yè)在全國(guó)占有舉足輕重的地位。家用電器的注塑件占很大比例。所以廣東的塑料模具在全國(guó)占有很大的比重。
廣東墻地磚，僅佛山的產(chǎn)量就占全國(guó)的六成。世界50%的手表和全國(guó)80%的照相機(jī)均產(chǎn)自廣東，加上家用電器的沖壓件、不銹鋼焊接管等的產(chǎn)量在全國(guó)均占較大比例。所以廣東省的冷作模具也占很大比重。
全國(guó)鋁型材70%產(chǎn)量也來(lái)自廣東，而南海市又占廣東省70%，鋁型材的模具都是用熱作模具鋼H13來(lái)制造。全國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的H13大部分銷(xiāo)往廣東。
廣東的壓鑄業(yè)也十分發(fā)達(dá)，各種各樣壓鑄機(jī)一千多臺(tái)以上，此外，汽車(chē)、摩托車(chē)、家電和電子產(chǎn)品中的壓鑄件也進(jìn)一步發(fā)展，所以壓鑄模有更大需求。
廣東省模具的幾大類(lèi)是塑料模具、冷作模具（主要是冷沖模和陶瓷模）、熱作模具（鋁型材壓模、壓鑄模）。其中鋁型材擠壓模、陶瓷模、不銹鋼焊接管輥模占的比例與國(guó)外的國(guó)內(nèi)各地區(qū)所占比例不一樣。
廣東省模具用材相對(duì)落后于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)地區(qū)。
廣東省要有自己的用材特點(diǎn)和用材系列：開(kāi)發(fā)和推廣東高質(zhì)量、高壽命的"鋁型材熱作模具鋼"和"壓鑄模用熱作模具鋼"，高耐磨、高韌性的冷作模具鋼和高質(zhì)量、高壽命的塑料模具鋼。
大力推廣真空熱處理和表面工程新技術(shù)，才能滿(mǎn)足和適應(yīng)廣東省模具工業(yè)的發(fā)展，才能促進(jìn)廣東模具質(zhì)量水平的提高。
只有建立了適合廣東省模具工業(yè)用材系列和供應(yīng)渠道，以及保障模具質(zhì)量和水平的熱處理和表面工程技術(shù)，廣東省模具工業(yè)才能夠滿(mǎn)足廣東省現(xiàn)代化建設(shè)的需要。
碳素工具鋼在壽命10萬(wàn)件的沖頭或軟材料沖壓模仍有一定的應(yīng)用范圍。
熱作模具鋼的分類(lèi)
美國(guó)熱作模具鋼分二大類(lèi)：熱作模具鋼，和超級(jí)熱強(qiáng)合金。
熱作模具鋼的選用
熱作模具由于在有溫度的條件下工作，要求材料具有熱強(qiáng)性和熱耐磨性，為了保證模具的使用壽命模具要冷卻，熱冷交替模具會(huì)出現(xiàn)龜裂，即熱疲勞裂紋，所以材料又要求有抗裂紋能力和抗熱疲勞性能。
按熱強(qiáng)性排列的主系列進(jìn)行選材:
低合金調(diào)質(zhì)模具鋼（6G，6F2，6F3）→中鉻熱作模具鋼（H11、H12、H13）→鎢熱作模具鋼（H21，H22）。
非標(biāo)準(zhǔn)的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時(shí)效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿(mǎn)足熱耐磨性時(shí)，可以選擇6H1，6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時(shí)，可以選擇D2，D4→M2，M4→粉末鋼。鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鈷基硬質(zhì)合金的高溫耐磨性是很高的，但其熱疲勞性（即冷熱抗疲勞裂紋）很差，不能在急冷急熱狀態(tài)下使用。
塑料模具鋼的分類(lèi)
美國(guó)是最早在工具鋼中列出塑料模具專(zhuān)用鋼的國(guó)家，以P來(lái)表示為主，共分為五類(lèi)。
◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類(lèi)鋼含碳量很低，主要是美國(guó)早期及用擠壓成型制模法，要求冷塑性好，有高的擠壓性能，成型后表面滲碳淬火提高表面硬度，使用壽命長(zhǎng)。芯部超低碳可使淬火時(shí)變形量最小。
◆ 調(diào)質(zhì)型塑料模具：P20，P21。目前塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數(shù)在預(yù)硬狀態(tài)時(shí)使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號(hào)有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類(lèi)的特點(diǎn)是：
1. 基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時(shí)的熱強(qiáng)性好。
2. 含鉻較高，大氣腐蝕性好。
3. 淬透性極好，適用于大模塊。
◆ 不銹鋼用于耐蝕性要求高的塑料模，主要鋼號(hào)有420，414L，440，416。
◆ 時(shí)效鋼是經(jīng)過(guò)時(shí)效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時(shí)效鋼；另一類(lèi)是18Ni馬氏體時(shí)效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無(wú)碳高純度、高強(qiáng)度、高韌性的材料。用于力學(xué)性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。
塑料模具鋼的選用
薄壁的塑料箱體，生產(chǎn)批量在小于10萬(wàn)件時(shí)，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用414L。
高壽命的普通塑料模，用P6或P20，經(jīng)滲碳一淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大時(shí)，可用O1，S7。腐蝕性較強(qiáng)時(shí)用420。
非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強(qiáng)用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P(yáng)4。這些含鉻較高有好的抗回火性和抗高溫氧化性。
廣東省模具用材的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
廣東省模具工業(yè)產(chǎn)值約100億人民幣左右，占全國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值20%以上。全省模具廠(chǎng)約6000多家。廣東家用電器、電子、陶瓷、鋁型材等產(chǎn)業(yè)在全國(guó)占有舉足輕重的地位。家用電器的注塑件占很大比例。所以廣東的塑料模具在全國(guó)占有很大的比重。
廣東墻地磚，僅佛山的產(chǎn)量就占全國(guó)的六成。世界50%的手表和全國(guó)80%的照相機(jī)均產(chǎn)自廣東，加上家用電器的沖壓件、不銹鋼焊接管等的產(chǎn)量在全國(guó)均占較大比例。所以廣東省的冷作模具也占很大比重。
全國(guó)鋁型材70%產(chǎn)量也來(lái)自廣東，而南海市又占廣東省70%，鋁型材的模具都是用熱作模具鋼H13來(lái)制造。全國(guó)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的H13大部分銷(xiāo)往廣東。
廣東的壓鑄業(yè)也十分發(fā)達(dá)，各種各樣壓鑄機(jī)一千多臺(tái)以上，此外，汽車(chē)、摩托車(chē)、家電和電子產(chǎn)品中的壓鑄件也進(jìn)一步發(fā)展，所以壓鑄模有更大需求。
廣東省模具的幾大類(lèi)是塑料模具、冷作模具（主要是冷沖模和陶瓷模）、熱作模具（鋁型材壓模、壓鑄模）。其中鋁型材擠壓模、陶瓷模、不銹鋼焊接管輥模占的比例與國(guó)外的國(guó)內(nèi)各地區(qū)所占比例不一樣。
廣東省模具用材相對(duì)落后于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)地區(qū)。
廣東省要有自己的用材特點(diǎn)和用材系列：開(kāi)發(fā)和推廣東高質(zhì)量、高壽命的"鋁型材熱作模具鋼"和"壓鑄模用熱作模具鋼"，高耐磨、高韌性的冷作模具鋼和高質(zhì)量、高壽命的塑料模具鋼。
大力推廣真空熱處理和表面工程新技術(shù)，才能滿(mǎn)足和適應(yīng)廣東省模具工業(yè)的發(fā)展，才能促進(jìn)廣東模具質(zhì)量水平的提高。
只有建立了適合廣東省模具工業(yè)用材系列和供應(yīng)渠道，以及保障模具質(zhì)量和水平的熱處理和表面工程技術(shù)，廣東省模具工業(yè)才能夠滿(mǎn)足廣東省現(xiàn)代化建設(shè)的需要。