模具钢选型指南：如何选择合适的模具钢？

模具是现代工业生产中不可或缺的重要工具，其质量直接影响产品的质量和生产效率。而模具的质量很大程度上取决于所选用的模具钢。正确选择适合特定应用场合的模具钢，不仅能够提高生产效率，还能显著延长模具的使用寿命，减少维修和更换的成本。

常见模具钢类型及其特点

1、冷作模具钢

主要用于制造在常温下工作的模具，如冲裁模、拉深模等。这类模具钢通常具有较高的硬度和耐磨性，典型代表有Cr12MoV、SKD11等。

2、热作模具钢

适用于制造在高温环境下工作的模具，如压铸模、热锻模等。这类模具钢应具备良好的高温强度和抗热疲劳性能，典型牌号有H13、8407等。

3、塑料模具钢

专门用于制造塑料成型模具，需具备较好的耐蚀性和抛光性。典型牌号有P20、NAK80等。

模具钢如何选？

一、工作条件要求

1、耐磨性

耐磨性是模具钢最基本也是最重要的性能之一。在实际应用中，坯料在模具型腔内塑性变形时，会沿型腔表面产生流动和滑动，导致剧烈摩擦。这种摩擦会使模具表面逐渐磨损，最终失效。因此，提高模具钢的耐磨性至关重要。

硬度：硬度是影响耐磨性的主要因素。通常情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。

碳化物分布：除了硬度外，材料中的碳化物种类、数量、形态、大小及分布也会影响耐磨性。理想的碳化物分布应均匀且细小，这样可以有效提高材料的整体耐磨性能。

2、强韧性

模具的工作环境往往非常恶劣，有时需要承受较大的冲击负荷，这可能导致脆性断裂。为防止模具在工作中突然断裂，必须保证其具有较高的强度和韧性。

含碳量：模具的韧性主要取决于材料的含碳量。一般来说，含碳量适中的材料韧性较好。

晶粒度及组织状态：晶粒度越细，材料的韧性越高；合理的组织状态也有助于提升材料的韧性。

3、疲劳断裂性能

模具在长期循环应力作用下，容易发生疲劳断裂。疲劳断裂的形式包括小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂等。为了延长模具的使用寿命，必须提高其疲劳断裂性能。

强度、韧性、硬度：这些因素共同决定了模具的疲劳断裂性能。高强度、高韧性和适当的硬度可以显著提高模具的抗疲劳能力。

夹杂物含量：减少材料中的夹杂物含量也有助于提升疲劳断裂性能。

4、高温性能

当模具的工作温度较高时，钢材的硬度和强度会下降，从而导致模具早期磨损或塑性变形失效。因此，模具材料应具备较高的抗回火稳定性，以确保在高温下仍能保持良好的硬度和强度。

5、耐冷热疲劳性能

某些模具在工作过程中需要反复加热和冷却，这会导致型腔表面受到交变应力的作用，进而引发龟裂和剥落现象。这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能，以防止因冷热交替而失效。

6、耐蚀性

对于一些特定类型的模具（如塑料模），由于塑料中含有氯、氟等元素，在受热后会分解释出HCl、HF等强腐蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，增加其粗糙度并加速磨损。因此，这类模具应具备良好的耐蚀性。

二、工艺性能要求

1、可锻性

良好的可锻性意味着材料具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，且不易出现锻裂、冷裂及析出网状碳化物的现象。

2、退火工艺性

球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高的材料更有利于后续加工和使用。

3、切削加工性

好的切削加工性表现为切削用量大，刀具损耗低，加工后的表面粗糙度低。这有助于提高生产效率，降低成本。

4、淬硬性与淬透性

淬硬性指的是材料在淬火后能够达到的最高硬度，而淬透性则表示材料在淬火过程中获得马氏体组织的能力。两者均对模具的最终性能有重要影响。

5、可磨削性

良好的可磨削性意味着材料易于进行精密磨削加工，可以获得高精度的表面质量。

三、经济性要求

1、材料价格：根据项目预算选择适合的材料等级。

2、加工成本：考虑材料的加工难度及其对加工设备和工具的影响。

3、维护费用：优质材料虽然初始投资较高，但往往具有较长的使用寿命和较低的维护成本。