国内热作模具钢发展现状与趋势

摘要：近年来，我国金属冶炼领域生产工艺要求的提升，带动了热作模具钢出现加强的发展态势。不过，从业者对于模具钢的认识，并没有基于技术层面的提升，而发生适当的转变。导致在选择模具钢的过程中发生问题。因此，本文从理论层面出发，深入探讨热作模具钢的发展趋势，由此加强相关从业者对该领域的认识。

关键词：热作模具钢；发展趋势

中图分类号：TG76 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）010-000-01

作为一种使用范围逐渐加大的特殊钢材，热作模具钢近年来呈现出较强的发展态势。然而，随着市场需求增大，大量模具钢生产企业涌入，造成该领域的两极分化趋势：一方面，企业以低成本追求利润，降低轧材整体性能，虽然在该条件所生产的模具钢，仍然可以用于要求较低的领域。但是，其质量问题将导致模具钢无法承担更多的任务；另一方面，一些企业以质量为前提，可用于压铸模等形式的钢材等。从钢材的应用范围和特性来看，其质量上的保证，将是此类钢得到更多应用的基础。由此也可以发现，即使高质量钢材的成本偏高，却能够以销量弥补生产企业的损失。

以下将结合高质量钢的生产特性，以及对高质量模具钢产生生产需求的领域，对热作模具钢进行具体分析。

一、压铸模具钢

热作模具钢虽然可以适应较多的环境，但以质量为前提来看，却一直难以满足压铸的需求。该工艺生产的金属部件时，需要应对各类使用环境。例如对形状有着特殊要求等。同时，采取压力进行铸造，必须保证金属材料的精度和光滑度，这也对模具钢提出更高要求。近年来，各领域广泛使用压铸法处理金属部件，除了铁、钢等常见金属外，铝、锌、铜、铅和其他合金的生产，也开始借助压铸法。然而，压铸法制造模具的优势明显，也必然存在着更高的要求。而早期压铸法在金属材料冶炼所使用的模具钢，却一直没有达到水准。可以这样来理解，我国在压铸模具钢方面，无论技术需求，还是工艺水准，都难以全面应对压铸技术的需求。该问题的存在，将导致压铸法所生产的产品，无法达到较高质量。

对此，国内企业开始尝试对模具进行升级。最早开始于上世纪末，上海市材料研究所，开展了压铸模具钢的研究，并成功开发出Y系列模具，由此扩大了压铸法的使用范围；北京机电研究所，以航天、航空的金属原材料为需求，研究提升热作模具钢的方式。在不断试验和尝试后，终于研发出HM-3型模具，有效加强了航空、航天事业的安全性；进入21世纪后，我国在模具钢的冶炼和生产工艺上，终于达到了国际水平。于2000年发布的SWPH13型号模具钢，无论在技术水平上，还是质量表现上，都达到了ASSAB8407（瑞典）型号的水准；2009年，上海大学发布研究成果，以钢材为基础所出产的合成金属，将替代压铸领域的热作模具钢，并于当年获取了相关专利，拟于近年正式投入生产。

二、热锻模具钢

热锻虽然是金属冶炼广泛使用的技术。但是，热作模具钢近年来却没有良好的发展。故而，笔者仅将市场上所流通的模具钢类型进行说明，希望读者能够由此选择适合的热作模具钢。

第一，GR钢。这是一种合成钢材，除了含有较高的钨元素外，还有一定的钛元素和铌元素。多元素的使用，可以帮助GR钢具备更强的耐高温能力，更适用作温度较高的环境。

第二，ER8钢。属于冷硬化模具钢，红硬性能力较强，相关测试表明，在102J/㎝2的强度下，ER8仍旧能够保持稳定性。所以自该模具钢出现后，便得到了广泛的使用。

第三，JDH3钢。虽然被称之为模具钢，但是从其组合元素来看，JDH3称作材料将更为恰当。该材料的优势并不明显，不过具有良好的综合实力，无论是强度、韧性，还是抗热能力方面，都具有较高水准。

第四，5Cr2NiMoVSi钢。作为适应于多锻领域的模具钢，5Cr2NiMoVSi型号在热锻上，具备更加广泛的适应范围。同时，该型号模具钢，具备二次硬化效应，即在温度二次提升时，模具钢可以借此提升韧性。因此，该型号也可用作锻锤模具钢。

第五，SDDM钢。2006年，SDH2钢被提出。自此后，为国内相关领域的研究，确立了正确的发展方向。吴晓春教授及学生和其他研究者，通过对SDH2的分析，创造出SDDM，作为热锻领域的专用模具钢，不仅代替了传统模具钢，更让热锻的温度区间得以扩大。

三、热挤压模具钢

热挤压是新兴的冶炼技术，应用领域十分广泛。但限于工艺的特殊性，在模具钢上的需求，一直没有得到满足。目前，市场上主要流行5Cr4W5Mo2V、HD系列和R523三种型号，以下具体来看：

第一，5Cr4W5Mo2V模具钢。作为一款升级产品，在耐热、强度上，能够满足市场上大部分生产需求。对比其原始产品，即本钢集团的3Cr2W8V型号。后者在综合能力上增强的同时，寿命方面也获得了近3倍的提升。

第二，HD系列钢。在大冶集团出资组织下，华中科技大学历经数年的努力，终于研发出HD系列模具钢。该模具钢的主要特性，是在传统钒和钼基础上，添加了镍元素和铌元素，进而帮助模具钢有效的提升了韧性。

第三，R523型模具钢。广州冶金研究所结合当前热挤压生产需求，研发出R523型号模具钢。其主要特性在于淬透性较强，并具备良好的耐磨和热强性。另外，从一些研究来看，该型号及姊妹型号R522、R521等，无论在元素分布，还是在组织结构上，都具备较高的水准。因此，R523等型号模具钢，也是目前使用最为广泛的热挤压模具钢。

四、结束语

模具钢是一种需要承载金属冶炼工作的特殊钢材，因此，需要根据各类生产特性，创造适合的模具钢类型。本文对热挤压、热锻和压铸三个层面进行分析，并指出其中较为优秀的模具钢类型，希望能够为研究者，提供一些信息基础。同时，也希望基于本文的阐述，为模具钢使用企业提供一定的模具选择参考，以促进我国金属冶炼事业的整体发展。

参考文献：

[1]吴晓春，左鹏鹏.国内外热作模具钢发展现状与趋势[J].模具工业，2013（10）.

[2]姚迪，李晶.国内热作模具材料发展现状[J].冶金丛刊，2014（08）.

[3]王红兵，杨兆林.模具钢产业发展现状及未来趋势分析[J].安徽冶金，2012（12）.

作者简介：胡国富（1994-），男，汉，湖南衡阳人，本科，研究方向：材料成型及控制工程（模具方向）。