世界模具钢生产的现状和进展

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　　现代工业，模具领先。模具工业水平高低已成为衡量制造业水平重要标志之一。近年来，汽车和IT工业发展，我国模具工业到快速发展，2005年模具销售额达610亿元，列世界第三, 模具出口达7.38亿美元，相应同比增长达25％和50.31％。，我国高端模具进口达13.3亿美元，为净进口模具量较大。为此，我国还仅处于模具生产大国位。我国要由模具生产大国向模具生产强国提升，需要不断提高模具工业水平，主要应体现模具加工机械现代化，模具设计先进性和设计软件研发，模具材料国产化和模具钢性能优化，模具产品结构发展，其中高技术含量、大型、精密、长寿命模具生产和出口应不断增长。模具材料作为模具工业发展重要物质基础，世界各國予以充分重视。我国模具工业发展提供了一个很好模具钢市场，世界制造模具钢许多厂商都十分看中中国市场。大家已熟悉ASSAB、大同和日立等企业外，法国Arcelor Group，Aubert &  Dural，德国Kind & Co，Edelstahl 和韩国昌原（Chang Won Specialty Steel）都采取果断措施进入中国。本文将对世界上生产模具钢工厂现状和进展情况加以阐述。
                    
1、Arcelor Group（阿赛洛集团）：
　　法国阿赛洛集团是世界上大钢材生产集团之一，该集团2006年6月16日已与俄罗斯 Severstal 集团合并成为世界上大钢铁企业。Industeel 钢厂是Arcelor集团主要成员。现有三个生产基，分别设于法国和比利时。Creusot Schneider 工厂成立于1836年。该厂具有先进齐全生产设备，拥有200T 100MVA电炉，经VAD和VOD真空精炼，浇铸成钢锭或压铸和连铸。能生产厚度达950mm板材，并确保均匀材质和性能稳定，生产钢材70％用于出口。全球市场中模具钢和工具钢板材市场占有率2003年占22％，生产量为65000 T 。该厂生产热作模具钢有1.2343，1.2344，1.2767和AH－61，供给尺寸宽度≤2000mm，厚度≤300mm；冷作模具钢有1.2842，1.2510，1.2363，1.2379和 Tenasteel ，其宽度与上相同，厚度≤150mm；塑料模具钢有预硬300HBP20 （1.2311，1.2312），1.2738和 Superplast 300；预硬400HB有1.2714和Superplast 400。供应尺寸厚度都为≤800mm，宽度分别为≤2500mm和≤2000mm。
　　该厂新发展热作模具钢，冷作模具钢和塑料模具钢有AH－61；Tenasteel和Superplast系列钢，主要分别介绍如下。
　　1．1AH-61优质热作钢：它是专为铝压铸模所设计，可以避免使用时热磨损和热疲劳发生龟裂提高模具使用寿命。材料化学成分列于表1，其硫磷含量为0.001%和0.008%，相应非金属夹杂物控制极低水平，当然很好改善了韧度和高温强度。钢材以退火态供货，均匀和细小晶粒显微组织使热处理后晶粒保持细小，碳化物均匀分布和相对低偏析。

　　该钢奥氏体化温度为1020~1050℃，加热应缓慢，保温时间为1min/mm。该钢Ac1为855℃,Ac3为935℃,Ms点为290℃。
　　淬火时要有足够冷速，防止铁素体F和贝氏体B生成，对薄小工件实行高压气淬，对大厚工件需采用油淬达到要求硬度，并同时避免变形和开裂，注意50~70℃区间应停止冷却。
　　淬火后回火分两次进行：次回火500~550℃范围，应淬火后立即进行，到温后保持2小时；第二次需要硬度选定，维持2小时。

　　表1  AH－61和Tenasteel钢化学成分

钢号	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	S	P	其它
AH － 61	0.40 ％	1.00 ％	0.35 ％	5.00 ％	1.30 ％	0.90 ％	0.001 ％	0.008 ％
Tenasteel	1.00 ％		0.35 ％	7.50 ％	2.60 ％	0.30 ％			Ti

 　　1.2  Tenasteel冷作模具钢：是一种新型更通用工具钢，具有高强度、韧度和耐磨性，并具较好机加工和抗热氧化性。采用电炉和真空精炼技术。化学成分见表1，相应降低了C和Cr含量，另外加入Ti和Nb使碳化物细小均匀，加入MO以保持耐磨性能。钢材具有相当低杂质含量，洁净度有所提高。
 　　钢材退火硬度≤255HB。它1050℃奥氏体化后淬火冷却，经二次回火后到性能列于表2，相应韧度指标接近于X160CrMoV12(相当于Cr12MoV)两倍，刀具使用寿命可增加25%以上。淬火冷却好是真空气淬，或250~350℃盐浴炉中进行，形状简单工件才采用油淬。淬火后立即缓慢冷至－80℃，待完全均匀后缓慢加热至室温，可使残余奥氏体量减少，硬度增加，这种冷处理可适用于简单形状工件。

　　表2  Tenasteel性能改善

退火 硬度	加热 温度	两次回 火温度	热处理 后硬度	韧 度
				TENASTEEL	X160CrMoV12
≤ 255HB	1050 ℃	525 ℃	60/62HRC	20J/cm2	12 J/cm2
		550 ℃	59/61HRC	30 J/cm2	15 J/cm 2
		575 ℃	58/60HRC	35 J/cm 2	19 J/cm 2

　　1.3  Superplast 400：它是一种高硬度（出厂硬度为380HB）预硬塑料模具材料，特别适用于承受高挤压力和冲击力模具，钢材具有好加工性能和优异焊接性能。板材20mm至600mm厚范围内，硬度确保于（360~400）HB内，钢材屈服强度，抗拉强度为1150和1250MPa，延伸率＞10%。钢材杂质含量非常低，尤其是氧，保证了高洁净度，适合于镜面抛光。适合于制作热塑性塑料注塑和挤压模具等。
2、Aubert & Dural（奥伯杜瓦公司）
　　它是世界上生产合金、锰、镍合金领导企业Eramet（埃赫曼）冶金矿业集团成员之一。公司能够设计、制造、加工和销售特殊钢、铝合金和钛合金等，同时与集团内爱和高速钢公司（Erasteel）一起共同开发和生产范围广钢种。公司拥有40~70吨电弧炉，中间包精炼炉，真空脱气设备，真空感应熔炼炉（VIM）12吨，25吨电渣重熔精炼炉（ESR），30吨真空重熔精炼炉（VAR）等熔炼设备；锻造设备主要有1200~4500吨连续锻造机械和4500~65000吨模锻机；HIP设备（φ1200mm）；热处理设备有长200 mm至21米淬火回火炉。能生产数kg至20吨产品部件。
　　Aubert & Dural公司生产热作模具钢，塑料模具钢，冷作模具钢和玻璃模具钢有ADC3，SMV3，SMV4，DH13，MEK4，DH13，SMV3，X13T6，XDBD，X15TN，APXV和SRV2，SANCY2，APXV，X25V，这些钢种中ADC3和MEK4介绍如下：
　　2.1  ADC3：是该公司优质钢种，也可表示成X36CrMo V5-1，出厂硬度为235HB,常用硬度为（43~50）HRC，具有高抗热龟裂和高韧度、高耐磨性。材料锻造温度为1000/1150℃。该钢Ac1为840℃,Ac3为900℃。该钢 退火温度为830℃,保持后缓冷。淬火处理工艺如下：首先预热700℃，然后升温至990℃，2~6 bar N2下快速冷却，或急速冷至280℃盐浴炉中然后空冷至室温，（两种冷却方法按工件尺寸确定）。回火操作550℃先施行次回火，然后按工件要求550~650℃间选定,进行第二次回火，适用于高要求大型Al合金，Mg合金压铸模具和Al合金挤压模具。模具适合进行渗氮处理，使表面达1000 HV硬度。同时模具可以进行预热下焊接和现场焊接。
　　2.2  MEK4：相当于德国钢号1.8523,或表示成40CrMoV13-9，公开成分为：C 0.40%，Cr 3.00%，Mo 1.00%和V 0.20%。钢材相变点为：Ac1 795℃，Ac3 835℃。它通常预硬条件下供货，硬度为400HB（Rm为1400N/mm2），具有良好加工性能，它具有好韧度、耐磨性和尺寸稳定性。可用于制造塑料模具，光蚀刻花性好，模具可进行渗氮处理，表面达800HV硬度。
　　以退火态供货材料，进行淬火处理工艺为:预热700℃，奥氏体化温度920℃；冷却条件为：空冷或气体加压淬火，零件形状可采用油冷。可适合于制作轻合金压铸模具和大型锤锻模具等。

　　该公司正研究压铸用佳热作模具钢SDC，目前未见相关资料。
　　3、Kind & Co公司

 　　Kind & Co公司Edelstahl werk（特殊钢工厂）成立于1888年，积累了百余年生产精炼工具钢经验和不断改进及发展生产设备，产品日益满足顾客对高品质要求，公司专门研发和生产高级热作模具钢，塑料模具钢，不锈钢和玻璃模具钢等。工厂拥有两台电渣重熔炉（25T）和进行三维锻打1000T，2000T锻压设备。2001年购置了欧洲先进13 bar真空淬火炉，工作室尺寸为1500×1000×1000 mm，大加载质量为2500kg。2003年购置了渗氮炉，工作室尺寸为1500×1000×1000 mm,大加载重量为3500 kg。为此，能对高级模具钢提供特定要求热处理来获佳性能。
　　该公司主要生产热作模具钢、塑料模具钢、和玻璃模具钢等。前者主要USN（1.2343,X38CrMoV5-1）,USD(1.2344,X40CrMoV5-1),USNS(1.2347,X40CrMoVS5-1),RPU(1.2367,X38CrMoV5-3),MAK(1.2567,X30WCrV5-3),MA(1.2581,X30WCrV9-3),HWD(1.2678,X45CoCrWV5-5-5),RPCo(1.2885,X32CrMoCoV3-3-3),RM10Co(1.2888,X20CoCrWMo10-9), HMoD(1.2889,X45CoCrMoV5-5-3)和TQ1（优质钢种）；塑料模具钢除一些热作模具钢和相当于P20钢外,还有RF（1.2083,X42Cr13）,CRS(1.2085,X33CrS16),CMR(1.2316, X36CrMo17),N400(1.2767,X45NiCrMo4)和优质钢种Plast 1等；玻璃模具钢有USN(1.2343,X38CrMoV5-1),ZF2(1.2782,X16CrNiSi25-20)和FAM（1.2787,X23CrNi17）等，本文主要介绍TQ1和 Plast 1。
3.1  TQ-1
　　TQ-1是Kind & Co公司优质高级模具钢。其合金元素含量设计按优化组合和按新熔炼和锻造制作技术，经合理热处理工艺处理后能获 高韧性和很高高温强度结合并具高抗热疲劳、热冲击开裂和高温耐磨性。能可靠增加模具寿命。适合于制造结构复杂和大型精密压铸模具，并可用来制造挤压模具，锻模和热变形模具。
　　该钢化学成分列于表3，它是一种Cr-Mo-V合金模具钢，测试温度600℃和水冷条件下热冲击试验中，经6000次后裂纹长度仅为1.2367钢1/2左右和1.2343(H11)钢1/3左右,由此可见TQ-1钢韧性提高是很明显.
　　TQ-1钢退火工艺温度为820~840℃，经4~6 hr后炉冷，退火后硬度≤220HB。其去应力退火工艺为：650℃经2~4 hr后慢冷。淬火工艺为：1010~1020℃奥氏体化，经保温后空冷，或约540℃浴槽中冷却,或油或聚合物介质中冷却，或油或聚合物介质中冷至230~280℃取出，或采用真空气淬，淬火后硬度约54HRC；回火工艺为：温度范围为540~680℃按使用硬度选定，为提高韧度需回火3次。该钢可以进行氮化，对压铸模具按特定工艺, 不出现化合物层不出现对热交换影响。

3.2   Plast 1

　　Plast 1是Kind & Co公司优质塑料模具钢，属具有极高耐蚀性，极好机加工性和尺寸稳定性，还具有好导热性能，焊接性,耐磨性和韧度。常以预硬态供货，硬度约320HB。该钢化学成分列于表3中，属含Mn铬不锈钢，是高性能预硬不锈钢。它适合于制造要求极高耐腐蚀性和镜面抛光性不太高注塑模具、挤出模具以及耐腐蚀机械零部件。


　　表3     TQ 1和Plast 1钢化学成分

钢 号	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	S	其 它
TQ 1	0.36	0.25	0.40	5.20	1.90	0.55
Plast 1	0.045	0.40	1.30	12.5			0.15	+

　　该钢和1.2085钢相比,可加工性、耐蚀性、韧度和可焊接性均有不同程度提高，但其抛光性与1.2085钢相当。
4. Schmiede werke Gr?ditz GmbH(德国葛利兹钢厂)
　　该厂专注于塑胶模具钢、热作模具钢、冷作模具钢、不锈钢和合金结构钢生产，下设7个分厂，工厂拥有高容量电弧炉，钢锭重量可达140吨，电渣重熔工厂大钢锭质量为84吨，大直径达1600mm，并具有高纯净度满足工业上高技术要求。作为全球性跨国企业，葛利兹有17个区域性办事机构和机构。
　　该厂生产塑料模具钢除P20，420等常规以外，有XPM36， XPM40HH，Tiger Mould和GESTSO等。生产热作模具钢有ED1.2343,1.2344,1.2344Victory ESR,1.2347,1.2767,1.2606和1.2885等。冷作模具钢有1.1545,1.2080,1.2363,1.2365,1.2379,1.2601,1.2436,1.2510,1.2550,1.2842等。本文仅介绍XPM36和1.2344 Victory ESR两种。
4.1 XPM36   
                                         
　　该钢化学成分列于表4。其特性如下：①模具横截面上硬度均匀；②很好抛光性能和机加工性能；③大大增加导热率；④具有高韧度；⑤可以适用于氮化，镀铬和刻花；⑥改进了可焊性。供货条件为经淬火和二次回火处理，硬度值为（32~36）HRC或（36~40）HRC（与使用条件相关）。该厂供给棒料尺寸可至1300mm，板块厚度可达1000mm。其热成形温度为1100~850℃；退火温度为710～740℃；淬火温度为870～890℃；回火温度600～680℃内按硬度选定。材料显微组织为细贝氏体。

　　适用于厚度大于400 mm塑料模具，电视机壳和后壁模具，仪器仪表外壳、控制板和大型壳体部件模具。
表4  葛利兹1.2344和XPM36钢化学成分

钢号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	V	Ni	其它
1.2344	0.38/ 0.42	0.80/ 1.20	0.30/ 0.50	≤ 0.025	≤ 0.005	4.80/ 5.50	1.20/ 1.50	0.90/ 1.10
XPM36	0.23/ 0.29	≤ 0.40	1.40/ 1.70	≤ 0.025	≤ 0.005	1.20/ 1.80	0.30/ 0.70		0.90/ 1.20	特加元素

4.2 W 1.2344 Victory ESR
　　该钢化学成分见表4。其特性如下：①好而均匀加工性和抛光性；②高塑性和韧度，所有方向都具有极好塑性和韧度；③低和高温度下都具好抗磨粒磨损能力；④优良整体淬硬性；⑤好高温强度和抗疲劳能力；⑥淬火变形小。材质洁净度（按ASTM E45方法A）硫化物≤0.5，氧化物、硫酸盐和球状氧化物均≤1。
　　该钢出厂硬度为229HB，也可按要求以调质态供应。使用硬度为（30~55）HRC。其热成形温度为1100~900℃，退火温度为820~840℃，淬火温度1020~1050℃，回火温度为520~700℃按需要硬度确定，退火组织按“退火热作模具钢显微组织图”评级鉴定。
　　材料适用于制造A1,Mg,Cu合金压铸模具和挤压模具，也适用于要求高硬度、耐磨和抛光性塑料模具。
5、大同特殊钢株式会社
　　大同特殊钢公司英文名称为Daido Steel Co.,Ltd.。1916年设立电气制钢所（株）开始生产合金钢和工具钢，1921年成立大同制钢株式会社。1916年工厂生产采用1.5T Heroult型电弧炉，是日本古老一种炼钢炉，已于1988年由美国金属学会（ASM）命名为世界上第59个ASM历史性标志（列日本第二）。大同特殊钢90年发展，现特殊钢钢材，电子材料，汽车零部件，产业机器零部件，工程设备和新材料等六个领域日益显示出其强大实力。它日本拥有17个设备完善工厂和一个技术研究开发中心。
　　熔炼上，大同特殊钢与新日本制铁（株）和法国Usinor-Sacilor一起共同开发了DC电弧炉（DC arc furnace）,它能减少闪烁50%,能提供大功率和实现高速熔化，减小能量消耗和降低生产成本。大同特殊钢已建立了洁净钢制造系统ELVAC，据称列世界综合钢铁制造过程。它包括电弧炉熔炼，钢包精炼，真空脱气和连续铸造，其核心是钢包精炼LF（Ladle Furnace Refining）,采用大同自行开发第二代精炼过程。大同已开始用新发展结合了RH真空脱气系统AOD炉（Argon-Oxygen Decarburizing）精炼生产洁净不锈钢。大同还采用TEKISON多过程（multi-cycle）轧制系统生产高精度所有尺寸规格棒材（中小规格），使工具钢产品实现尺寸连续可调轧制。
　　大同日本除拥有可靠控制VAR（Vacuum Arc Remelting）、ESR设备外，还拥有能重熔钛及其合金PPC炉(Plasma Progressive Casting Furnace)。大同提供特殊钢产品有轴承钢、不锈钢、工具钢，此外还有高合金和钛合金等。其高端产品还有获世界三大航空发动机制造厂产品材料认定飞机发动机主轴,具有制作卓越耐热性、耐磨性飞机发动机主轴高速轴承产品，为下一代磁悬列车提供螺钉和内部零件开发兼具非磁性、高强度和耐腐蚀材料和具有广阔应用前景具有高强度和耐蚀抗力Ni-Ti形状记忆合金。

　　大同特殊钢生产冷作模具钢、有YK30、YK4、GOA、GO4、GO5、GO40F、GM2、DC53和 DC11；热作模具钢有DHA、DHA1、DHA2、DH2F、DH62、DH21、DH31-S、DH4、DH41、DH71、DH32、GFA和GF78；塑料模具钢有PXZ、PDS3、PX4、PX5、NAK55、NAK80、S-Star、G-Star、E-Star、和MASIC等。本文主要介绍DHA-1和一些塑料模具钢。
5.1 DHA-1
　　大同特殊钢称DHA-1为耐磨性、抗疲劳性优质热作模具钢；称优质钢种DH31-S（super）为高寿命热作模具钢；DHA为美国Ford公司推荐标准AMTD-DC2010上介绍钢种，它们相应化学成分列表5中。
表5  大同一些热作模具钢化学成分 %

钢号	C	Si	Mn	Cr	Mo	V	P	S
DHA1	0.32/0.42	0.80/1.20	≤ 0.50	4.50/5.50	1.00/1.50	0.80/1.20	≤ 0.030	≤ 0.030
DHA	0.39	1.10	0.40	5.00	1.20	0.60
DH31-S	优质钢种（ 0.4C - 5.5Cr – Mo – V ）

　　DHA-1钢特点有①细小球状碳化物均匀分布；②优良淬透性；③抗高温回火软化性强；④优质耐高温冲击和热疲劳性和⑤好抗高温熔损性。该钢锻造温度为1100~900℃,退火温度为820~870℃,缓冷，退火硬度≤229HB；淬火温度为1000~1050℃,空冷；回火温度为550~650℃，空冷。淬火回火后硬度≤53HRC。相应相变点为：Ac为847~918℃；Ar为769~725℃；1030℃奥氏体化后Ms为320℃。
　　该钢1050℃奥氏体化油冷淬火硬度可达55HRC，此时夏氏冲击值保持较高水平（经600℃ 1 hr回火）；淬火后560℃回火1hr硬度能达到峰值，接近55HRC，经600℃回火1 hr硬度为50HRC左右。（以上数据仅对一定尺寸试样而言，供参考）。
该钢可施行570℃×3 hr盐浴渗氮处理，可使表面硬度高达1100HV（载荷300g）。
　　DH31-S钢淬透性，耐热疲劳开裂性和耐热熔损性均高于DHA-1。按介绍资料估算，DHA-1钢1030℃奥氏体化，φ150mm圆棒空冷可淬马氏体组织；对DJ31~S钢同样条件可达φ200mm左右。该钢退火后硬度≤235HB，切削加工性相对SKD61稍有降低。
5.2大同塑料模具钢
　　塑料模具钢可分为预硬系和淬火回火系两类。预硬系材料是生产厂将材料经调质热处理至30HRC和40HRC硬度，模具制造商对之进行加工成塑料模具后直接予以使用。人们熟悉预硬态模具材料是P20和718两种。对大同特殊钢生产预硬系材料按合金系分为S-C系，SCM系，SUS系，3%Ni析出硬化系，热作模具钢（SKD）系几种。分别对应于1055碳素钢PXZ钢；对应于4145PDS3和常用P20改良品种PX4、PX5；对应于X36CrMo17 G-Star和对应于SUS630改良析出硬化钢E-Star；3%Ni析出硬化系钢有NAK55、NAK80；SKD系钢号为DH2F。大同特殊钢生产淬火回火系塑料模具钢有热作模具钢DHA1（使用硬度45~50HRC）和AISI D2改良品种DC53和PD613（使用硬度分别为60~62HRC和56~61HRC）；另外有对应于SUS 420改良S-Star（使用硬度为50~53HRC）。
　　PX4是硬度为30~33HRC预硬化钢，适用于一般树脂和大批量生产模具材料。它真空脱气处理，组织均匀程度好，材料表面中心硬度分布均匀性比P20等提高。其切削加工性和镜面精加工性30HRC级材料中为良好。它以焊接开裂敏感性低成分平衡进行设计、改善了焊接性，有介绍省略预热和焊后加热或只200℃进行，易出现焊接开裂。PX5与之相当。
　　NAK55和NAK80是0.1C-3Ni-1Cu-1Al析出硬化型钢，前者加S，具有良好切削加工性,后者未加S,具有良好镜面加工性和放电加工性.同属37~43HRC预硬化钢，经特殊熔炼生产，洁净度高，性能稳定。两者具有良好焊接性,焊接部位硬度起先出现下降，焊接后经500℃×5hr时效处理和风冷后，其硬度值和热影响区硬度值均与基材硬度相同。该钢经520℃ 5 hr气体软氮化后，其表层硬度可达750HV，能提高服役寿命。
　　S-Star是具超镜面性、高硬度和耐腐蚀马氏体型不锈塑料模具钢，经特殊熔炼而成，其化学成分为0.38C-0.9Si-13.5Cr-0.1Mo-0.3V，其交货硬度可≤229HB下或（30~34）HRC预硬状态下。经机加工后终热处理为：经500℃和800℃两次预热后加热至1020~1070℃奥氏体化，然后油冷、空冷或气淬，淬火硬度可达56HRC，回火视耐蚀性或硬度要求200~400℃或490~510℃范围进行，一般要求2次，回火后空冷，达53HRC左右，也可进行冷处理。适合于制造照相机机身、唱片、透镜和表壳塑料模具。
6、日立金属株式会社
　　日立金属株式会社英文名为Hitachi Metals,Ltd.,1956年（昭和31年）设立，接受加工五个工厂有户田（Tobata）、深川(Fukagawa)、桑名(Kuwana)、若松(Wakamatsu)和安来(Yasugi)。其中安来工厂前身安来制钢所起始于1899年成立雲伯铁钢合资会社，1915年扩大发展成为制造高速钢和高级特殊钢专业工场。
　　发展至今日立金属株式会社产品涵盖电子、汽车、机械、建筑和环境等领域，如IT部品和材料，磁性应用部件，平板显示屏，计算机和半导体集成电路器件，汽车零部件和材料，环保系统产品，航空航天和核电工业材料等。
　　日立金属生产冷作模具钢高速钢、  Co高速钢、粉末高速钢和基体高速钢外,有SLD（相当于Cr12MoV），SLD-Magic，SLD-8，APK-1，CRD，YCS3，SGT，ACD37和火焰淬火钢HMD1，HMD5。热作模具钢有DAC（SKD61），DBC（SKD62），YEM（SKD7，为3Cr3Mo系），优质钢种YEM-K（3 Cr系），含W热作模具钢HDC，YDC，MDC（对应SKD5，SKD4，SKD8），此外DAC系列钢还有DAC10，DAC55和DAC3以及FDAC等。塑料模具钢有HPM1（P21改进型，快削型）HPM50（P21改进型）；HPM7（P20改进型）HPM2（P20改进型，快削型）；HPM38（SUS 420J2改进型），HPM77（SUS420J2改进型，快削型）；PSL（SOS630改进型）和FDAC（SKD61快削型），还有含CrNiAl元素析出硬化钢CENA1，以上属预硬型塑模钢，硬度为30HRC和40HRC两种。淬火回火型塑模钢除时效处理钢，粉末高速钢和基体高速钢外，主要有HPM38和HPM38S（SUS420J2改进型，硬度为50~55HRC），HPM31（SKD11改进型，硬度为56~60HRC），ZCD-M（SKD11改进型，硬度为60~63HRC）和ZDP4（高合金粉末模具钢，硬度为60~65HRC）。钢种中HPM为high quatity plastil Mold steels缩写。
　　本文介绍冷作钢SLD-Magic，热作钢DAC55和塑模钢HPM38。
6.1冷作模具钢SLD—Magic
　　 它是具有高服役寿命和易于加工新一代模具钢,具有以下特性：①与SLD8钢（为SKD11改进型8%Cr钢）比，其耐磨性62HRC时可提高35%；②加工切削性比上述钢提高35%；③韧度与上述钢相当，比SKD11有提高；④热处理变形比上述钢可降低约40%，形状误差改善；⑤表面处理性能改善，进行TD，CVD等处理后,处理层结合性提高30%；⑥上述8%Cr和10%Cr钢碳化物量减少，改善切削加工性，但耐磨性和耐咬合性比SKD11差。本材料与SKD11相当，同时韧度有提高，这样模具寿命会较大幅度增加；⑦使用后尺寸改变小，与SKD11相当，经热处理后进行低温回火或冷处理、稳定化处理后尺寸改变更小；⑧对碳化物形态进行控制,与SKD11相比，疲劳强度提高。

　　该钢退火硬度≤255HBW。淬火加热温度1010~1040℃，施行空冷淬火，淬火硬度可达64HRC。回火温度：低温回火150~250℃进行，然后空冷，或480~530℃进行,然后空冷,获≥58HRC硬度, 注意，这时会500℃回火时出现硬度峰值，一般会达60~62 HRC。
6.2热作模具钢DAC55
　　DAC是A1，Zn压铸用广泛应用材料，具有优良强度、韧度和耐热性热作模具材料。近年来向高韧度和等方向性（Isotropy）发展。DAC55属高性能压铸模具钢，具有更长使用寿命和中大型模具适用高淬透性，耐热疲劳性和韧度高5%Cr系列材料。

　　材料特点：①耐热疲劳裂纹性优良；②可50~53HRC高硬度下使用；③耐裂纹扩展性优良；④高高温强度；⑤高淬透性。应用场合：中大型压铸模具，精密压铸模具和挤压型压铸模具。
　　热处理条件：淬火加热温度1010~1030℃,急冷；回火温度550~640℃；使用硬度：43~53HRC。当1020℃淬火时550℃~500℃范围出现二次硬化峰值，硬度可达53HRC。注意淬冷速度与 夏 氏冲击值密切有关，可查相关曲线图。
　　模具推荐使用硬度：当耐热裂为主时（如小件，挤压型模具）采用50~53HRC；一般条件下为46~50HRC；当以韧度为主时，则选43~46HRC较合适。
6.3 HPM38
　　HPM38 是13Cr系含Mo不锈钢，特殊熔炼制成，适合于要求高硬度，耐腐蚀和镜面加工性高塑料模具。
　　HPM38特点主要有：①镜面加工性优良；②比SUS 420 J2具有更好耐蚀性，可以不镀铬条件下使用；③热处理变形极小，适用于精密模具；④预硬状态下（29~33HRC）下供货，可以直接使用。使用场合为：1）一般透明制品用模具，如透镜、化妆品外壳；2）添加阻燃剂树脂模具，如家电用品，办公用品，通讯器件模具；3）不能进行镀铬模具，如食品容器和医疗器械模具。
　　对镜面加工性要求更高模具可应用HPM38S钢，其洁净度比HPM38更高，可适合于表面粗糙度0.01µm以下模具，如用于制造光碟和非球面透镜模具，其使用硬度为50~55HRC。HPM38也可该硬度下使用，适合制作CD外壳、医疗器械，食品容器模具等。
　　HPM38热处理条件：淬火加热温度1000~1050℃，空冷；回火温度200~500℃，空冷；硬度可达50~55HRC。它52HRC条件下，屈服强度1618MPa，抗拉强度1912Mpa，延伸率为13%，断面收缩为35%。
7、高周波钢业株式会社
　　高周波钢业株式会社英文名称为Nippon Koshuha Steel Co.,Ltd.,原来为日本高周波重工业（株）于1936年1月设立，1950年5月成立日本高周波钢业（株）。它作为神户制钢所集团一个成员，主要从事高级特殊钢和超合金制造和销售，铸铁制品制造和销售，模具工具制造和销售。生产钢种有轴承钢、高速钢、合金工具钢、碳素工具钢、不锈钢、耐热钢、马氏体时效钢，碳素结构钢，合金结构钢和高级特殊钢。                                                                                                                         
　　超合金材料有铁基、钴基和镍基材料，此外还有恒弹性材料和电磁材料等。

　　特殊钢生产主要富山制造所（Toyama Plant）,拥有先进生产设备和进行先进工程管理,满足多样化和高性能化需求。熔炼设备有40T 和10T弧光电炉，炉外精炼炉，真空脱气，真空感应炉、高频感应炉和ESR炉等。锻造设备有600T，1500T和3000T高速油压设施。热处理设备有线材、棒材连续正火炉和真空炉等。
　　高周波钢业冷作模具钢有K3M，KS3，KRCX，FH5，KD11，KD11S，KD12，KD31T和KPS6。热作模具钢有KTV，TD3，KDA，KDB，KDA1，KDA1S，KDAMAX，KDF，KDF4和UH660。塑料模具钢有KPM1，KPMAX，KPM30，KAP65，KAP88，420M，KAP90和SM3。
本文介绍KD11S，KDAMAX和KPM30。
7.1 KD11S冷作工具钢
　　KD11S是具有优良切削加工性常用新型冷作工具钢，保持了SKD11钢基本特性优质钢。切削性能提高主要控制了碳化物形态，能延长切削工具寿命和提高机加工效率，如对铣床加工，一定切削长度下切削速度比SKD11可相应提高50%。当进行车床加工时，切削加工表面粗糙度改善。热处理后仍可进行切削加工，如热处理后到60HRC下,仍可进行攻牙加工。刀具断损时攻牙数相SKD11有明显提高。
　　该钢热处理条件与SKD11相同，热处理后变形情况也与SKD11相同，推荐热处理工艺条件为: ①淬火：500/600℃次预热→800/850℃第二次预热→1020/1040℃奥氏体化加热→油冷至200℃提出空冷；也可进行空冷淬硬或气淬。②回火：低温回火温度为170~200℃；高温回火温度为500~530℃。注意，热处理后切削加工是针对高温回火件而言。
　　该钢热处理后相SKD11具有高疲劳强度和耐磨性。

7.2 KDA MAX热作工具钢
　　KDA MAX是一种高强度热作工具钢，具有优质抗模具R形转角处开裂和抗水冷孔开裂性能，为此它适用于制造复杂形状模具或壁薄，应力易集中R形转角模具。它能抑止水冷孔处因生锈引起水中脆化开裂，测试表明，30℃水中浸渍50hr也难以锈蚀。相应与SKD61相比，模具水冷孔开裂可改进1.3~10倍。对抗激冷激热龟裂测试，采用高频加热方法，从100℃加热至600℃然后再冷至100℃，使加热和冷却时温差为500℃，对SKD61和KDAMAX钢出现开裂次数约提高2.5倍，同时KDA MAX开裂长度比SKD61短40%，裂纹扩展速度减慢。对1R缺口测试片100和600℃之间往复1500次开裂长度对KDA MAX和SKD61钢分别为1.73和4.21mm,前者只为后者0.41。
　　该钢淬火处理工艺如下：≤500℃次预热→800~830℃第二次预热→1020/1040℃奥氏体化加热→油冷至100/150℃取出空冷或加压气淬冷却。回火工艺为：＜300 ℃装炉回火，回火温度为570~650℃,空冷到室温后,再570~650℃进行第二次回火，回火后空冷。
该钢另一个特点是具有高淬透性，1030℃奥氏体化CCT曲线上，出现贝氏体临界冷速约为3.5℃/min,比KDA1S钢小相当多,为此, 该钢适用于中大型模具。
　　该钢还具有优良抗熔损性,50HRC条件下,700℃ADC12熔铝中保持1hr,其熔损失重仅为SKD61钢2/3，即可减小约30%。
7.3 KPM30塑料模具钢
　　KPM30钢是改进SCM440系塑料模具钢某些特性预硬（30HRC）型模具钢，并具有优良切削加工性，它与27HRCP20钢相比，相同切削长度条件下立铣刀磨耗量约可减少50%，可以预期会显著延长加工刀具寿命和提高加工效率。此外，它还具下列特点：①具有优良焊接性能，与P20钢相比焊接开裂敏感觉性明显下降；②具有好镜面加工性，焊接部位镜面加工性也好；③具有高淬透性，与P20钢相比，对500mm厚150mm试件，表面至心部硬度均匀性明显改善。有数据表明，硬度均匀落于30~31HRC范围，而P20钢则落于23~27HRC范围。这些特点使HPM30适合于制作中大型模具。
8、日本山阳特殊制钢株式会社
　　山阳特殊制钢英文名称为Sanyo Special Steel Co.,Ltd.，创业于1933年。1935年设立山阳制钢株式会社，开始生产轴承钢。1959年更名为山阳特殊制钢株式会社。钢厂主要生产特殊钢棒材、线材、管材和半成品等。涉及轴承用钢、工模具用钢、汽车零部件用钢、运输机械、工程建筑机械、石油化工设备、火力发电、电器机械等领域用钢。此外还生产耐蚀、耐热用超合金，金属粉末，金属粉末冶金制品，复合材料和磁性材料等。
　　冶炼设备拥有电弧炉，二次精炼，RH真空脱气设备和电渣重熔、真空电弧—自耗电极重熔等装量，锻造方面有1500T，3000T压机，并拥有专用热挤压技术。热处理方面拥有球化退火，批量处理炉和连续处理炉等。多年积累技术精炼提纯，使钢材达到超低含量非金属夹杂物高纯净度钢，特别将氧、硫和磷含量控制低水平，并控制加入合金元素量偏差，使生产钢材力学性能稳定和热处理变形稳定，减少热龟裂，开裂等发生。
　　山阳特殊钢生产冷作模具钢有QK3M、QK5M、QKS3、QC1、QC11、QCD2、QCM8、QCM10、QF1、QF3和QF5。热作模具钢有QD4、QD61、QDA61、QDN、QD62、QD62HC、QDH、QD10、QD6F、QDT、QXD7和QT41。塑料模具钢有预硬化PCM40和淬火回火后55~62HRC使用QCM8。本文主要介绍QCM8和QDH钢。
8.1 QCM8冷作模具钢
　　QCM8是SKD11和基体高速钢相结合产物，这种优质钢种具有以下一些特点：①QCM8钢含有极少共晶碳化物，既使有，其颗粒也细小多。这样淬火回火以后，60HRC硬度下也具有高韧度和优良抗疲劳性能。按该公司资料，V形缺口冲击韧度可达80J/cm2,比 SKD11约高出四倍。②钢淬火工艺条件与SKD11相同，450~550℃范围回火后硬度可达60HRC以上，高于SKD11钢，但这时冲击韧度较低些（仍比SKD11钢高出2倍多）。③具有优良耐磨性能。④具有良好淬透性和更小热处理变形。出现贝氏体临界冷速小于SKD11钢。⑤比SKD11钢更合适进行TD法和渗氮处理。⑥可进行高精度线切割加工，不易开裂。
　　该钢1030℃奥氏体化，AC1b为825℃， AC1e为885℃ Ms点为200℃，相应淬火工艺参数为：次预热500~650℃，第二次预热800~850℃，淬火加热温度为1030~1050℃，气淬或分级淬250~500℃盐浴中（每25mm保持10~20分），也可进行油淬至200℃出油空冷。回火温度为500℃或更高，回火后空冷，一般进行2次。
　　该钢可应用于精冲模具，冷锻模具，冷挤模，拉伸模，卷边模，成形轧辊或磨粒磨损塑料成形模具等。
8.2 QDH热作模具钢
　　QDH是获优质钢种，兼具SKD7(3%Cr3%Mo型)钢高温强度和抗高温软化能力，又具SKD61（5% Cr1% Mo型）淬透性。该钢冶炼过程中采用了山阳特殊钢独特LF中间包工艺及RH真空脱气，使其杂质含量降至极低，明显减少模具龟裂。同时其热处理变形比SKD61小以及具更佳表面渗氮性能。
　　QDH钢退火处理温度为820~870℃，缓慢冷却，退火硬度≤229HB。经深度机械加工后退火工艺为：缓慢加热到860~870℃炉冷到500℃下空冷，如厚度＞250mm，则随炉冷至300℃后空冷。
　　淬火工艺：650℃次预热，800~820℃第二次预热（大件），淬火加热温度1020~1050℃，盐浴炉或真空条件下淬火，当工件厚度大于150 mm时应选用盐浴炉分级或油淬方法。淬火后硬度≤55HRC。
　　回火工艺：温度按需要硬度选取，回火一般2次，大尺寸模具应进行3次。按资料介绍600℃回火后，硬度约52HRC。
　　该钢主要用于温锻模具，铜锻模具，铜压铸模具，铝挤出模具等。

结束语：
　　本文以近两年来模具等展会上收集世界各模具材料制造厂资料和样本为依据加以汇综撰写而成，（介绍钢种一般为这些公司常推荐或杂志上刊出），以达到较好反映当前模具材料生产现状及进展，这次刊登为Arcelor, Aubert&Dural, Kind&CO, Schmiede Werke Groditz GmbH和日本大同，日立，高周波及山阳（各以字母排列为序）等八家。对模具材料活跃其它厂家，时间关系，以后再作论述，尤对美国一些制造商，尚需化时间去接触了解。
　　有些公司熔炼方面情况，有选自公司介绍资料，有些来自各公司网站资料，可能会有一定出入。本文列入是为国内钢厂参考，本文希望国内钢厂迎头赶上，生产出国产超级或优级模具钢。纵观全局，超级或优级钢材成分设计，形成我国特有优质钢种，去与国外钢厂相竞争，可能是一条相当重要出路。对H13钢成分研究和设计，本文作者已作过努力，尽了点绵薄之力。今后殷切希望更多学者、专家一起耕耘。
 
苏州浩凯郑重提示：我公司所经销钢材产品均为正品，可应客户要求随货附带质保书，为确保材质材料确保有效，恕不提前提供相关质保书，以免用作其他用途，敬请谅解。客户所采购材料随时可去检验部门化验成分。八年以来，苏州浩凯金属材料有限公司以卓越品质在中国模具钢行业占得一席之地，不以低价谋取订单，不以劣货供应，让客户蒙受莫大损失，让我们的客户价比三家时不忘货比三家，卓越的品质才是我们合作的长久之道。