“十一五”模具行业关键原材料需求规划

一、现状

模具作为提高生产率，减少材料和消耗，降低产品成本，提高产品质量和市场竞争力的重要手段，已越来越受到各工业部门的重视。随着工业技术不断向前发展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下，对模具的精度越来越高，使用寿命越来越长。为了满足这些要求，国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力，也在这方面取得了不少成果。

目前世界上模具工业的年产值约为680亿美元。我国2004年模具产值为530亿元，模具出口4.91亿美元，同时还进口18.13亿美元。我国已成为世界上净出口模具最多的国家。大型多工位级进模、精密冲压模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽车覆盖件模具等虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距，特别是模具寿命低的问题非常突出。如：国外硅钢片冲模总使用寿命在500万次以上，而国内一般为50万-60晚次，最高150万次。国内热锻模使用寿命50万次，国内只有3-5万次。国外热锻模使用寿命12000次以上，国内一般为3000-5000次。影响模具寿命的因素较多，但模具材料是重要因素。高寿命模具离不开优质模具材料。国内模具钢品种少、质量差、性能低。虽然国内也研制出许多高性能模具钢，但大多数是上世纪70-80年代研制的，因种种原因，真正使用的量较少，钢种也不多。每年使用量不足1万吨。故在生产上使用的仍然是老钢种为主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，热模用3CrW8V、6542等，另外，由于模具钢的改锻效果差、选材与热处理不当等原因，也造成模具的寿命低。现从冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三个方面，扼要分析国内模具钢的研究开发情况。

1.冷作模具钢的开发概况

对冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足够的强度和韧性，高的疲劳寿命，良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。九十年代以前，国内常用的冷作模具钢有：碳素工具钢T1OA，合金工具钢9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，轴承钢GCrl5、弹簧钢60Si2WMna，参碳钢20Cr、12CrNi3A、不锈钢3Cr13等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。为满足生产要求，国内先后研究开发了一系列新型冷作模具钢。

1.1高强韧耐磨钢

7Cr7Mo2V2Si（代号L）、Cr8MoV3Si（代号ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代号GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等国内研制的新钢种与Cr12、Cr12MoV相比，碳和铬的含量较低，改善了碳化物不均性，提高了韧性；适当增加了W、Mo、V等合金元素的含量，从而增强了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此类钢在具有良好的强韧性的同时，还有优良的耐磨性和较好的综合性能，主要用于制造承受应力较大、要求高强韧性和耐磨损的各类冷作模具。

7Cr7Wo2V2Si，代号LD，已被广泛应用于制造冷锻、冷挤、冷冲、冷压、冷弯等承受冲击、弯曲应力较大，又要求耐磨损的各类冷作模具。ER5适用于制造承受冲击力较大，冲击速度较高的精密冷冲，重载冷冲以及要求高耐磨的其他冷作模具。

9Cr6W3Mo2V2-代号GM，适用于制造冲裁、冷挤、冷锻、冷剪、高强度螺栓滚丝轮等精密、高耐磨冷作模具。

1.2高速钢基体钢

国内研制的高速钢基体钢有：65Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代号CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAI（代号012AI）、65W8Cr4VTi（代号LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代号LM2）等。主要用于制造要求高强度和足够韧性的冷挤压、冷冲、冷镦等模具。由于高速钢基体钢的红硬性好，所以也用于制造热作模具。65Nb用于制造冷挤压、厚板冷冲、冷镦等承受较大载荷的冷作模具，也可用于温热挤压模具。

1.3低合金冷作模具钢

国内开发的低合金冷作模具钢中，有7CrSiMnMoV（代号CH）、60MnNiMoVSi（代号GD）、6CrMnNiMoVWSi（代号DS）、CrNiWMoV等。这些钢的淬透性好，淬火温度较低、热处理变形小，价格低，具有较好的强度和韧性的配合，适用于制造精密复杂模具。

CH钢具有良好的强韧性和良好的工艺性，可代替TIOA、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12、Cr12MoV等制造对强韧性要求较高的冷作模具，如：冲孔凹模、中薄钢板（2-5mm厚）的修边落料模等。由于该钢可以采用火焰加热空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽车模具。

GD钢的淬火温度范围较宽，淬透性好，也可火焰加热空冷淬火，具有良好的强韧性。当用于制造易崩及断裂的冷冲模具时，模具寿命较高。

1.4无磁高强度模具钢

电子工业中的部分磁性元件需用无磁性的模具生产。7Mn15Cr2A13V2WMo钢的导磁系数很低，强度、耐磨性也良好，但切削加工比较困难。国内开发的无磁模具钢有18Mn12Cr18NiN（代号A18）、8Mn15Cr18（代号WCG）、50Wn18Cr4WN（简称50Mn）等。其中50Mn具有低磁导率（H≤1.1H/m），较高强度和良好的加工性能，经1020-1070℃（水冷）固溶处理后，硬度HRC30左右。再经过590℃±10℃时效，硬度上升至HRC35左右。

2 热作模具钢的开发概况

热作模具大体分为热锻模、热挤压模、压铸模和冲裁模。