美國模具鋼系列和選用方案在40年代就初步形成



美國按模具服役條件將模具鋼分為三大類，美國金屬學(xué)會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑料模具鋼2小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素：
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)計壽命



冷作模具鋼的分類

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個鋼種，7個碳素工具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。
O組即油淬冷作模具鋼（俗稱油鋼），有4個鋼種，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個鋼種，含碳量0.9%-2.5%。
S組即耐沖擊工具鋼，有7個鋼種，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，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S類和部份A類和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(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。主要是有高的"抗壓強度/硬度" 比值。且硬度可在HRC60-70之間選擇。
<br>美國按模具服役條件將模具鋼分為三大類，美國金屬學(xué)會工具鋼委員會列出了：冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。其中，冷作模具鋼又分出12小類，熱作模具鋼9小類，塑料模具鋼2小類。每個小類的選材又取決于三個主要因素：
◆ 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)計壽命



冷作模具鋼的分類
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個鋼種，7個碳素工具鋼，含碳量從0.7%-1.3%。
◆ O組即油淬冷作模具鋼（俗稱油鋼），有4個鋼種，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個鋼種，含碳量0.9%-2.5%。
◆ S組即耐沖擊工具鋼，有7個鋼種，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，主要用于要求高抗壓和耐磨為主的模具，硬度高于HRC60-62。對于要求耐沖擊、韌性高的模具，硬度低于HRC60-62，主要用S類和部份A類和最普通的調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、熱作模具或基體鋼。對于大型沖壓模，如汽車外型沖壓件，主要用鑄鐵類。簡易或壽命數(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。主要是有高的"抗壓強度/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

美國熱作模具鋼分二大類：熱作模具鋼，和超級熱強合金。

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。

按熱強性排列的主系列進行選材:
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）。
非標準的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時，可以選擇6H1，6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時，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
美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家，以P來表示為主，共分為五類。
◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國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。芯部超低碳可使淬火時變形量最小。
◆ 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)時使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點是：
1. 基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時的熱強性好。
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，主要鋼號有420，414L，440，416。
◆ 時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強度、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10萬件時，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強時用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，可用O1，S7。腐蝕性較強時用420。
非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P4。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及發(fā)展趨勢
廣東省模具工業(yè)產(chǎn)值約100億人民幣左右，占全國模具工業(yè)產(chǎn)值20%以上。全省模具廠約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占有很大的比重。
廣東墻地磚，僅佛山的產(chǎn)量就占全國的六成。世界50%的手表和全國80%的照相機均產(chǎn)自廣東，加上家用電器的沖壓件、不銹鋼焊接管等的產(chǎn)量在全國均占較大比例。所以廣東省的冷作模具也占很大比重。
全國鋁型材70%產(chǎn)量也來自廣東，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來制造。全國鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的H13大部分銷往廣東。
廣東的壓鑄業(yè)也十分發(fā)達，各種各樣壓鑄機一千多臺以上，此外，汽車、摩托車、家電和電子產(chǎn)品中的壓鑄件也進一步發(fā)展，所以壓鑄模有更大需求。
廣東省模具的幾大類是塑料模具、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外的國內(nèi)各地區(qū)所占比例不一樣。
廣東省模具用材相對落后于國內(nèi)外先進地區(qū)。
廣東省要有自己的用材特點和用材系列：開發(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)，才能滿足和適應(yīng)廣東省模具工業(yè)的發(fā)展，才能促進廣東模具質(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)才能夠滿足廣東省現(xiàn)代化建設(shè)的需要。
碳素工具鋼在壽命10萬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
美國熱作模具鋼分二大類：熱作模具鋼，和超級熱強合金。
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。
按熱強性排列的主系列進行選材:
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）。
非標準的熱作模具鋼：例如熱鐓鍛模具用時效硬化型的6H4。使用H11、H12、H13出現(xiàn)了不能滿足熱耐磨性時，可以選擇6H1，6H2。
當(dāng)要求模具以熱作耐磨性為主時，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
美國是最早在工具鋼中列出塑料模具專用鋼的國家，以P來表示為主，共分為五類。
◆ 滲碳型塑料模具鋼：P1，P2，P3，P4，P5，P6。這類鋼含碳量很低，主要是美國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。芯部超低碳可使淬火時變形量最小。
◆ 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)時使用。
◆ 中碳合金工具鋼用于熱固性塑料模。鋼號有H13，而L2和S7，O1和A2也有應(yīng)用。這一類的特點是：
1. 基本屬二次硬化金鋼，500-600oC時的熱強性好。
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，主要鋼號有420，414L，440，416。
◆ 時效鋼是經(jīng)過時效處理而獲得高的使用性能。有兩種，一種是P21低碳Ni-A1時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、高強度、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10萬件時，用P20，P21預(yù)硬態(tài)（HB250～300），腐蝕性較強時用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，可用O1，S7。腐蝕性較強時用420。
非高溫的熱固性模用P6，P20經(jīng)滲碳淬火后使用。腐蝕性強用420。
高溫?zé)峁绦运芰夏Ｓ肏13和S7或滲碳鋼P4。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及發(fā)展趨勢
廣東省模具工業(yè)產(chǎn)值約100億人民幣左右，占全國模具工業(yè)產(chǎn)值20%以上。全省模具廠約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占有很大的比重。
廣東墻地磚，僅佛山的產(chǎn)量就占全國的六成。世界50%的手表和全國80%的照相機均產(chǎn)自廣東，加上家用電器的沖壓件、不銹鋼焊接管等的產(chǎn)量在全國均占較大比例。所以廣東省的冷作模具也占很大比重。
全國鋁型材70%產(chǎn)量也來自廣東，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來制造。全國鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)的H13大部分銷往廣東。
廣東的壓鑄業(yè)也十分發(fā)達，各種各樣壓鑄機一千多臺以上，此外，汽車、摩托車、家電和電子產(chǎn)品中的壓鑄件也進一步發(fā)展，所以壓鑄模有更大需求。
廣東省模具的幾大類是塑料模具、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外的國內(nèi)各地區(qū)所占比例不一樣。
廣東省模具用材相對落后于國內(nèi)外先進地區(qū)。
廣東省要有自己的用材特點和用材系列：開發(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)，才能滿足和適應(yīng)廣東省模具工業(yè)的發(fā)展，才能促進廣東模具質(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)才能夠滿足廣東省現(xiàn)代化建設(shè)的需要。