今天带大家来就了解一下模具钢材的工艺性能。

在模具总的制造成本中，特别是对于小型精密复杂模具，模具材料费往往只占总成本的10%～20%，有时甚至低于10%；而机械加工、热处理、表面处理、装配、管理等费用要占成本的80%以上。所以模具材料的工艺性能就成为影响模具成本的一个重要因素，改善模具的工艺性能，不仅可以使模具生产工艺简单，易于制造，而且可以有效地降低模具制造费用。模具材料的工艺性能，经常要考虑的有以下几种。

一、可加工性

模具材料的可加工性包括冷加工性能，如切削、磨削、抛光、冷挤压、冷拉工艺性，热加工性能包括热塑性和热加温度范围等。模具钢主要属于过共析钢和莱氏体钢，冷加工和热加工性能一般都不太好，在生产过程中，必须严格地控制热加工和冷加工的工艺参数，以避免产生缺陷和废品，另一方面还必须通过改善钢的纯净度，减少有害的杂质，改善钢的组织状态，并采取一些措施，以改善钢的工艺性能，降低模具的制造费用。为了改善模具钢的切削性和磨削性，从20世纪30年代开始，研究向钢中加入适量的硫、铅、钙、稀土金属等元素或导致模具钢中碳的石墨化的元素，发展了各种易切削模具钢。以后发现有些易切削元素加入以后，会在模具钢中生产一些有害的夹杂物（如硫化铁等），会使钢的力学性能，特别是横向的塑性、韧性下降，于是又在精炼后期对钢水进行变性处理，通过加入变性剂（如SiCa，稀土元素等），形成富钙硫化物或稀土硫化物使硫化物球化，抑制了硫对钢的力学性能的不利影响，保留和发挥了其对钢的可加工性和磨削性的有利作用，使易切削模具钢得到进一步地发展。有些模具材料，如高钒高速钢、高钒高合金模具钢的磨削性很差、磨削比很低，不便于磨削加工，近年来改用粉末冶金生产，可以使钢中的碳化物细小、均匀，完全消除了普通工艺生产的高钒模具钢中的大颗粒碳化物，不但使这类钢的磨削性大为改善，而且改善了钢的塑性、韧性等性能，使之能在模具制造中推广应用。有些模具对表面粗糙度要求很低，如要求镜面抛光的塑料模具和一些冷作模具。就要采用抛光性能很好的模具材料，这类钢种往往要采用电渣重熔或真空电弧重熔等工艺进行精炼，得到高纯净度的钢材，以适应镜面抛光的要求。

1、皮纹加工性：有些塑料制品要求制造有皮纹、装饰性图案或文字花样的表面，为了生产这些制品，就要求在压制这些制品的模具表面加工出相应的清晰的花纹、图案来。而加工这些图案、皮纹一般是采用化学蚀刻工艺，要求模具材料要能适应这种化学蚀刻工艺，蚀刻以后，能够在模具表面得到图案清晰、纹理清楚的皮纹和图案。

2、冷变形性：为了简化工艺，提高模具的制造效率，对批量生产的型腔模具，有些采用冷挤压工艺压制型腔，用淬硬的凸模将模具的型腔直接压制出来，要求模具材料具有良好的冷变形性能，如塑料模具钢中的低碳低硅钢就具有良好的冷变形性能。

3、焊接性：有些模具要求在工作条件较苛刻的部分堆焊接特种耐磨或耐蚀材料，有些模具希望在使用过程中采用堆焊工艺进行修复后重新使用。对这类模具就要求选用焊接性好的模具材料，以简化焊接工艺，可以避免或简化焊前预热和焊后处理工艺，更好地适应焊接工艺的需要，相尖地发展了一批焊接性良好的模具材料。

4、铸造工艺性能：为了简化生产工艺，国内外近年来致力于发展采用铸造工艺直接生产出接近成品模具形状的铸造毛坯。如我国已经研究采用铸造工艺生产一部分冷作模具、热作模具和玻璃成形模具。相应地发展了一些铸造模具用钢，对这类材料要求具有良好的铸造工艺性能，如流动性、收缩率等。

二、淬火温度和淬火变形

为了便于生产，希望模具材料的淬火温度范围要宽一些，特别是有些模具要求采用火焰加热局部淬火时，难以精确地测量和控制温度，就要求模具钢能适应较宽的淬火温度范围，模具在热处理时，要求其变形程度要小，特别是一些形状复杂的精密模具，淬硬以后难以修整，就对淬回火的变形程度要求更为严格，应该选用微变形模具钢制造。

三、淬透性和淬硬性

淬硬性主要取决于钢的碳含量，淬透性主要取决于钢的化学成分、合金元素含量和淬火前的组织状态。对于大部分要求高硬度的冷作模具，对淬硬性要求较高；对于大部分热作模具和塑料模具，对于硬度的要求不太高，往往更多地考虑其淬透性；特别是对于一些大截面深型腔模具，为了使模具的心部也能得到良好的组织和均匀的硬度，就要求选用淬透性好的模具钢。另外对于形状复杂、要求精度高又容易产生热处理变形的模具，为了减少其热处理变形，往往尽可能采用冷却能力弱的淬火介质（如油冷、空冷、加压淬火或盐浴淬火），就需要采用淬透性较好的模具材料，以得到满意的淬火硬度和淬硬层深度。

四、氧化脱碳敏感性

模具在加热过程中，如果产生氧化、脱碳现象，就会改变模具的形状和性能，影响模具的硬度、耐磨性和使用寿命，招致模具早期失效。有些钼含量高的模具钢，由于容易氧化、脱碳，有一段时间限制了其推广应用，直到热处理工艺装备发展以后，采用特种热处理工艺（如真空热处理，可控气氛热处理、盐浴热处理等）以后，能够避免氧化、脱碳，这类模具钢，才顺利得到推广应用。钼基合金虽然具有极为好的高温性能，但是由于在高温下极易氧化，严重地限制了其应用范围。