1使用環(huán)境的變化
1.1 生產(chǎn)動(dòng)向
日本國內(nèi)模具鋼的月產(chǎn)量從2000年的1.2萬噸穩(wěn)定增長到2005年的月產(chǎn)1.4萬噸以上，其需求量和模具產(chǎn)值也保障了這種增長態(tài)勢。與模具生產(chǎn)有關(guān)的環(huán)境最近發(fā)生了變化：
①伴隨生產(chǎn)向國外轉(zhuǎn)移(如2004年日本某公司在中國合資生產(chǎn)了80萬輛小轎車、約占當(dāng)年中國小轎車總產(chǎn)量的30％)，在生產(chǎn)地共同籌措模具材料、熱處理及加工的動(dòng)向正加速進(jìn)行，且日本產(chǎn)模具鋼和模具也增大了在以中國為主體的東亞地區(qū)的使用；另外，模具的無維修化和使用環(huán)境的變化，都對(duì)模具及所用鋼材提出了更多的新要求。
②為了滿足市場對(duì)模具的高質(zhì)量、低成本和縮短交貨期(即生產(chǎn)周期)的要求，必須不斷對(duì)模具的質(zhì)量、性能進(jìn)行改善并開發(fā)新產(chǎn)品。
1.2 環(huán)保問題
因燃料費(fèi)用上漲及CO２氣體減排都迫切需要實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，以及提高汽車的抗撞擊安全性能，這都擴(kuò)大了高強(qiáng)度鋼零部件在汽車上的應(yīng)用，從而對(duì)相關(guān)的模具材料提出了更多、更苛刻的要求。
2模具鋼的開發(fā)動(dòng)向
2.1 模具鋼所需特性
無論是冷用、溫、熱用或塑料用模具鋼，都必須滿足模具使用對(duì)耐磨性、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗熱負(fù)荷損傷、耐蝕性、高鏡面性、表面處理性的要求，以及模具制造對(duì)淬透性、切削性、焊接性和低熱處理應(yīng)變的要求。因此，廠家總是根據(jù)不同的用途選擇這些特性和各自所需的模具鋼。
2.2 各種用途模具鋼的開發(fā)動(dòng)向
2.2.1 冷模具用鋼
冷模具鋼使用SK、SKS、SKD、SKH等廣泛的JIB(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))鋼種及獨(dú)有鋼種，特別是以1.5C－1.5Cr鋼(SKD11)為代表的高C－高Cr系鋼為基礎(chǔ)，所開發(fā)的獨(dú)有鋼種改善了韌性和切削性，還能高溫回火處理，其代表性鋼種有1C－8Cr系的DC53。
最近的冷模具有高精度、高硬度材的傾向，要求高疲勞強(qiáng)度模具鋼；為了改善模具表面耐磨性；也在積極應(yīng)用PVD、CVD、TRD處理等表面鍍層技術(shù)。
冷模具的主要損耗原因是磨損和裂紋。研究表明，鋼的耐磨性隨鋼中硬質(zhì)碳化物數(shù)量的增多而提高；當(dāng)鋼中碳化物的體積百分?jǐn)?shù)由10％增至20％時(shí)，其比磨損量(mm2/N)也減至原來的1/2。各種碳化物的硬度(HV)按Fe3C(5Cr鋼)'Cr7C3(10～15Cr鋼)'MO2C(5Mo鋼)'WC(5～10W鋼)'VC(2.5～5V鋼)的順序逐步升高(從1800HV→2800HV)，所列鋼種耐磨性也相應(yīng)地逐次升高，然而碳化物數(shù)量的增加會(huì)降低鋼的韌性。作為保證耐磨性和韌性都不下降而單純提高一方面性能的方案有：改變降低韌性的碳化物形態(tài)，以提高強(qiáng)度并抑制韌性下降；均勻分散細(xì)小的硬質(zhì)碳化物；對(duì)韌性鋼材進(jìn)行表面改質(zhì)。
模具熱處理應(yīng)變和精加工余量的大小與產(chǎn)品尺寸精度密切相關(guān)，而冷態(tài)磨削精加工時(shí)數(shù)又直接影響成本和交貨期。因此，如何減少熱處理應(yīng)變，改善磨削加工性是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量、低成本并縮短交貨期的模具鋼開發(fā)重點(diǎn)。
按不同的冷加工用途，分別開發(fā)了A(彎曲與深沖)型、B(冷鍛)型和C(精密下料和沖裁)型模具鋼。A型的代表性鋼種為DC53(1C－8Cr)，不但韌性和切削性優(yōu)良，且高溫回火后能獲得63HRC高硬度，還與表面處理CVD、TD被膜有良好粘合性。B型的代表性鋼種為馬特里克斯(matrix)系高速鋼DRAM(分為1、2、3共3個(gè)鋼號(hào))，是以化學(xué)成分、特殊熔煉及其后的鍛造、熱處理技術(shù)改善而顯著減少了粗大碳化物的鋼種，其顯微組織的碳化物比原來的MH8 5和AISIM2的分布更均勻且更細(xì)小，即使在各種苛刻的使用條件也能延長模具壽命。C型的代表性鋼種為高純凈粉末冷工具鋼，其耐磨性、耐屑性優(yōu)良，可顯著減少模具壽命的波動(dòng)。
2.2.2 熱模具用鋼
這類模具的主體是溫·熱鍛壓模具，含熱沖壓模具、高速?zèng)_壓模具和閉塞鍛壓模具。
在熱沖壓模具方面，廣泛應(yīng)用的材料是SKD61鋼，它具有優(yōu)良的高溫耐磨性、韌性、淬透性，能滿足熱鍛模具的要求。熱鍛模材料最近的研究動(dòng)向是在把握模具的損壞形態(tài)并查清鋼種特性的基礎(chǔ)上選定鋼種，以期延長模具壽命。有研究認(rèn)為，應(yīng)充分利用5Cr-3Mo鋼優(yōu)良的低周疲勞強(qiáng)度，以提高模具壽命。
在溫鍛模具中，正在廣泛使用耐高負(fù)荷強(qiáng)度優(yōu)良且能確保韌性的馬特里克斯高速鋼DRM1。這是因?yàn)榇虽摰膶?shí)用表明其無塑性變形，在≥500~C的溫度范圍的強(qiáng)度比原來的SKD7、SKD61更高，且疲勞強(qiáng)度高，韌性也優(yōu)良。
2.2.3 塑料模具用鋼
廣泛使用的塑料模具用鋼除SCM系鋼之外，其主體是沉淀硬化和SUS420J2鋼等高性能鋼。近幾年對(duì)這類鋼的要求是確保穩(wěn)定的光潔度，改善耐蝕性并提高精密模具的韌性。
高性能精密塑料模具正廣泛使用以NAD55、NAK80為代表的3Ni—IAl一1Cu系沉淀硬化鋼，且使用范圍還在擴(kuò)大；還進(jìn)行了同系列耐蝕性、韌性、光潔度改善鋼的開發(fā)，其產(chǎn)品已經(jīng)投放市場。
既保持了耐蝕性、又改善了切削性能的 SUS420F系易切鋼C—STAR能用于塑料模具襯套以外的主要部位，有助于改善模具維修性能。另外，以SUS420J2鋼為基礎(chǔ)而改善了淬透性的模具鋼已開發(fā)成功；還開發(fā)生產(chǎn)了向高Cr系鋼(如C一16~r鋼)中加N以提高耐蝕性的模具鋼，且已成功用于生產(chǎn)實(shí)際。
3今后面臨課題及展望
在模具性能方面，將會(huì)繼續(xù)要求更穩(wěn)定的模具壽命；以高級(jí)鋼材制作模具有利于其制作技術(shù)的改善，性能和壽命波動(dòng)少的通用模具鋼材的生產(chǎn)是關(guān)鍵。
另一方面，必須建立能與穩(wěn)定的材料供應(yīng)體制和在生產(chǎn)現(xiàn)場的熱處理設(shè)備相適應(yīng)的高性能、小應(yīng)變熱處理技術(shù)。并且，在使用了高強(qiáng)度鋼板作為加工材料的汽車部件冷成形中，必須對(duì)模具進(jìn)行高性能表面處理；隨著表面處理技術(shù)的改善，為了提高模具表面的粘合性，以改善鍍層性能，將需要研發(fā)表面處理專用的模具鋼。
針對(duì)壓鑄模具使用的高周期化傾向，為了解決模具材料易產(chǎn)生大裂紋的弊端，如何改善模具材質(zhì)的超細(xì)化組織和韌性也是今后的重要課題。
雖然如何將提高模具鋼切削性能的要求與縮短模具制作的交貨期相結(jié)合仍是今后需要繼續(xù)完善之處，但對(duì)耐熱模具鋼而言，特別需要開發(fā)對(duì)模具破損行為不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的易切削技術(shù)。
模具壽命的提高，、推動(dòng)了模具的開發(fā)。而模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的數(shù)字化和模具壽命預(yù)測技術(shù)的發(fā)展則將進(jìn)一步促進(jìn)模具加工、熱處理及表面處理技術(shù)的最佳化。