模具材料研究与应用现状分析

朱静

摘要：近几年，模具材料行业的迅速发展，推动了我国国民经济的发展，逐渐受到国家的重视和支持。本文首先分析了模具材料研究与应用的现状，然后分析了模具材料的选型标准，最后分析了模具材料存在的问题及发展方向。

关键词：模具材料；模具钢；应用；发展

1、引言

随着社会市场经济和科学技术的迅速发展，我国的模具产业也得到了较好较快的发展，在一定程度上满足了我国经济市场上对模具的大量需求。在我国的国民经济产业中占据着越来越重要的位置。模具逐渐发展成为一种技术含量高的密集型产品，随着模具的需求量越来越大，模具产业的市场竞争也是越来越激烈，这就加快了模具技术的更新速度和提高了对模具材料的质量要求。模具的主要制作材料是模具钢，模具钢的生产数量在近几年一直领先于其他钢种的生产数量。常见的模具钢的按照加工工艺种类的不同可以分为三大类：冷作模具、热作模具和塑料模具。一般都是根据对工作要求的不同和模具功能的不同来选择不同的钢种类型。目前我国居多是中低档模具材料，进一步研究性能更加优越质量更加高端的模具材料对于我国模具工业的长远发展具有非常重要的意义。

2、模具材料研究与应用现状

2.1 模具材料的研究现状

随着我国市场经济的迅速发展和工业化进程的加快，我国的模具产业在近些年也逐渐发展起来，市场规模越来越大，在全球模具市场中所占有的比重也在持续增加。模具钢标准在原来的基础上也发生了很大的变化。一是引用文件更加规范化。在原来的基础上新增加了22个引用文件，同时删除了两个以往引用文件，并且对标准名称进行了更新。二是分类更加详细具体。新的模具钢标准在旧标准的基础上新增加了刃具模具用非合金钢和轧辊用钢；依照化学成分进行分类，尤其包含牌号“SM”（塑模）模具钢，体现了国家对模具工业的重视。三是对模具材料的规格、质量规定更加严格、标准。四是增加了模具钢的种类和模具钢牌号的数量。五是细化了对钢材料微观组织的检验标准。新标准《GB/T 1299-2014 工模具钢》中冷作模具钢牌号新增 8 个，热作模具钢新增 10 个，塑料模具钢新增19个，初步形成了具有中国特色的模具钢系列。

2.2 模具材料的应用现状

近些年，我国经济持续快速发展，社会市场的各种产品需求量都在不断攀升，企业规模不断扩大，工业化进程速度加快，很多企业对模具钢的需求量也是越来越大，模具鋼在我国应用范围的持续扩大，逐渐促使我国初步形成了自己的模具钢系列。但是和国际上发达国家的模具钢相比还存在着一定的差距，需要我国的研究人员和生产技术人员不断地与时俱进、开拓创新，研发生产出更加优质的模具钢产品。

通常情况下提升模具钢品质的主要方法一般有两种：一种是通过优化生产制造工艺以及改进热处理技术来提升模具钢的品质。另一种是加强并完善生产技术管理制度，保障模具钢种类和产品质量。我国为了提高钢种品质，生产出纯度更高、应用性能更加优良的磨具钢种，引进了国外先进的模具钢生产冶炼技术，比：真空冶炼技术、快锻机工艺、炉外精炼工艺等，并且还自行研制出了我国自己的模具钢产品D2、P20 等，达到甚至超过了国际钢种标准。

但为了得到更纯的模具材料，更多采用电渣重熔ESR 冶炼技术，优化钢的等向性、致密度和均匀性，降低偏析等缺陷出现的可能性，这是我国模具钢将来发展的方向。

3、国内模具材料选择标准

3.1 企业常用国内外模具钢材比较

3.1.1 具企业选择国外模具钢材料的主要原因。国外的模具钢材料生产厂家主要有瑞典一胜百（ASSAB）、日本大同、日本日立、德国葛利兹等。国内模具企业选择这些国外的模具材料，其主要原因是国外的模具钢材料具有性能相当优越、使用寿命比较长、并且售后服务比较到位等优势。

3.1.2 模具钢企业选择国内模具钢材料的主要原因。我国国内的模具钢生产厂家主要有宝钢、抚顺、天工、兴澄等企业。模具企业选择国内的模具钢材料的主要原因：一方面是因为我国国内的模具钢材料价格比较低；另一方面是因为我国自己生产的预硬钢（如P20）品质特别优良，可以与国际模具钢材料相媲美性价比比较高。但是与国外进口的模具钢材料相比还是存在着售后服务不到位、缺乏配套加工及品牌效应等缺点。

3.2 模具行业常用的模具钢

目前各国常用的模具钢有五金冲模、压铸模、注射模等，其生产国家主要有中国、日本、德国、美国、瑞典和奥地利等。并且每一个国家都有自己的模具钢牌号。

4、模具材料存在的问题及发展趋势

4.1 模具材料存在的问题

一是我国的模具钢产品还没有形成完全的系列化。二是我国模具钢的种类和规格还不够健全。我国钢材利用率仅为60%左右，比工业发达国家低10%～15%，其中一个重要原因是钢材的品种、规格匮乏。三是模具钢的冶炼工艺和生产制造技术还有待于进一步提高。四是忽视钢材料加工过程中对模具钢品质的影响。五是国内的模具设计和生产技术人员对国际上先进的模具材料和高端工艺关注度不够高。

4.2 国内模具与国外的差距

一是我国的模具钢生产制造工艺和技术和国际上相比还有一定的差距；二是我国生产制造的淬火钢模具的性能还不够高；三是我国大多数模具材料生产企业都是模仿国外的生产工艺，缺乏创新性；四是我国目前模具钢材料的种类和规格还不够齐全；五是我国模具材料企业的品牌意识不够强，服务体系还不够完善，在一定程度上不能满足客户的需求。

4.3模具材料的研发方向

从模具钢的性能和使用寿命等主要品质来看，我国模具钢的发展方向主要是：冷作模具材料、热作模具材料和塑料模具材料。其中冷作模具材料具有高强度、高硬度以及高耐磨性和高抗咬合性等特性，一般研究方法是采用激光相变后的冷作模具钢来取代传统的高级材料；热作模具材料除了具有冷作模具材料的特性之外，还具有抗高温红硬的特性，其已研究方法是采用模具再制造以及激光熔覆等技术；在塑料模具材料的加工过程中，通常把模具分成两大类：高容量模具和低容量模具。高容量的模具生产的产品种类比较多，对模具性能的要求也比较高，相反低容量的模具生产的产品种类相对较少，对模具性能的要求相对比较低，有降低成本的优势。

另外，还有一种新型的材料是金属3D打印模具钢粉末材料。这种模具材料和传统制造工艺完全不同，并且这种新型材料的3D打印模具或模具镶件，发展前景非常好。但是对于这种新型材料我国还没有相应的国标和规范化标准，还有待研发人员进一步研究开发并形成产业化。

5、结语

随着我国对模具产品的需求量越来越大和对模具材料的要求越来越高，我国的模具产业也逐渐面临着越来越大的挑战。虽然我国的模具材料市场规模已经越来越大，已经初步形成国家标准，但是与国际上的发达国家相比仍然存在着较大的差距，具有高性能和高材质的钢模具还处于研发阶段，需要我国的模具材料研发人员以及模具制造技术人员再接再厉，坚持与时俱进、开拓创新的精神，研发更好的模具材料和制造更高端的模具产品，为我国的模具产业做出更突出的贡献。

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