國外模具用材分析
美國模具鋼系列和選用方案在40年代就初步形成。
美國模具工業(yè)用材分析
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(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。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(gè)小類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
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,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(duì)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(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(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
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(shí)變形量最校
◆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；另一類是18Ni馬氏體時(shí)效鋼。后者是用于宇航工業(yè)的無碳高純度、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(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(dá),各種各樣壓鑄機(jī)一千多臺(tái)以上,此外,汽車、摩托車、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(duì)落后于國內(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(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)才能夠滿足廣東省現(xiàn)代化建設(shè)的需要。