模具钢材及特性

1、 通常来讲： 模具钢材统称为特殊钢，一般钢材称为结 构钢。 钢材分为：预硬钢 冷作刚 热作刚 工具钢 钢材成分为：C（碳）（碳）Si（硅）（硅）Mn(锰）锰） P（磷）（磷）S（硫）（硫）Cr（铬）（铬）Ni(镍）镍）Mo(钼）钼） V（钒）（钒）Ti(鈦）鈦）W（钨）（钨）Nb（铌）（铌）Cu（铜）（铜） Al(铝）铝）B（硼）（硼）N（氮）（氮）Xt（稀土）（稀土）Co（钴）（钴） 等等18钟化学成分。钟化学成分。 碳碳(C):钢中含碳量增加，屈服点和钢中含碳量增加，屈服点和 抗拉强度升高抗拉强度升高 ,但塑性和冲击性降但塑性和冲击性降 低，当碳量低，当碳量0.23%超过时，钢的焊超过时，

2、钢的焊 接性能变坏，因此用于焊接的低合接性能变坏，因此用于焊接的低合 金结构钢，含碳量一般不超过金结构钢，含碳量一般不超过 0.20%。碳量高还会降低钢的耐大。碳量高还会降低钢的耐大 气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢 就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷 脆性和时效敏感性。脆性和时效敏感性。 2、 硅（硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还）：在炼钢过程中加硅作为还 原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15 0.30%的硅。如果钢中含硅量超过的硅。如果钢中含硅量超过0.50- 0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢硅就

3、算合金元素。硅能显著提高钢 的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛 用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0 1.2%的硅，强度可提高的硅，强度可提高1520%。硅和钼、。硅和钼、 钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化 的作用，可制造耐热钢。含硅的作用，可制造耐热钢。含硅14%的低的低 碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业 做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性 能。能。 3、 锰（锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好）：在炼钢

4、过程中，锰是良好 的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 0.50%。在碳素钢中加入。在碳素钢中加入0.70%以上时就算以上时就算 “锰钢锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的，较一般钢量的钢不但有足够的 韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的 淬性，改善钢的热加工性能，如淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比钢比 A3屈服点高屈服点高40%。含锰。含锰1114%的钢有极的钢有极 高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬 板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，板等。锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力， 降低焊

5、接性能。降低焊接性能。 4、 磷（磷（P）：在一般情况下，磷）：在一般情况下，磷 是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，是钢中有害元素，增加钢的冷脆性， 使焊接性能变坏，降低塑性，使冷使焊接性能变坏，降低塑性，使冷 弯性能变坏。因此通常要求钢中含弯性能变坏。因此通常要求钢中含 磷量小于磷量小于0.045%，优质钢要求更，优质钢要求更 低些。低些。 5、 硫（硫（S）：硫在通常情况下也）：硫在通常情况下也 是有害元素。使钢产生热脆性，降是有害元素。使钢产生热脆性，降 低钢的延展性和韧性，在锻造和轧低钢的延展性和韧性，在锻造和轧 制时造成裂纹。硫对焊接性能也不制时造成裂纹。硫对焊接性能也不 利，降低耐腐

6、蚀性。所以通常要求利，降低耐腐蚀性。所以通常要求 硫含量小于硫含量小于0.055%，优质钢要求，优质钢要求 小于小于0.040%。在钢中加入。在钢中加入0.08- 0.20%的硫，可以改善切削加工性，的硫，可以改善切削加工性， 通常称易切削钢。通常称易切削钢。 6、 铬（铬（Cr）：在结构钢和工）：在结构钢和工 具钢中，铬能显著提高强度、具钢中，铬能显著提高强度、 硬度和耐磨性，但同时降低塑硬度和耐磨性，但同时降低塑 性和韧性。铬又能提高钢的抗性和韧性。铬又能提高钢的抗 氧化性和耐腐蚀性，因而是不氧化性和耐腐蚀性，因而是不 锈钢，耐热钢的重要合金元素。锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7、 镍镍(

7、Ni)：镍能提高钢的强度，：镍能提高钢的强度， 而又保持良好的塑性和韧性。镍对而又保持良好的塑性和韧性。镍对 酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温 下有防锈和耐热能力。但由于镍是下有防锈和耐热能力。但由于镍是 较稀缺的资源，故应尽量采用其他较稀缺的资源，故应尽量采用其他 合金元素代用镍铬钢。合金元素代用镍铬钢。 8、 钼钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细：钼能使钢的晶粒细 化，提高淬透性和热强性能，在高化，提高淬透性和热强性能，在高 温时保持足够的强度和抗蠕变能力温时保持足够的强度和抗蠕变能力 (长期在高温下受到应力，发生变长期在高温下受到应力，发生变 形，称蠕变形，称蠕变)

8、。结构钢中加入钼，。结构钢中加入钼， 能提高机械性能。能提高机械性能。 还可以抑制合还可以抑制合 金钢由于火而引起的脆性。在工具金钢由于火而引起的脆性。在工具 钢中可提高红性。钢中可提高红性。 9、 钛钛(Ti)：钛是钢中强脱氧剂。：钛是钢中强脱氧剂。 它能使钢的内部组织致密，细它能使钢的内部组织致密，细 化晶粒力；降低时效敏感性和化晶粒力；降低时效敏感性和 冷脆性。改善焊接性能。在铬冷脆性。改善焊接性能。在铬 18镍镍9奥氏体不锈钢中加入适当奥氏体不锈钢中加入适当 的钛，可避免晶间腐蚀。的钛，可避免晶间腐蚀。 10、钒、钒(V)：钒是钢的优良脱氧：钒是钢的优良脱氧 剂。钢中加剂。钢中加0.5

9、%的钒可细化组的钒可细化组 织晶粒，提高强度和韧性。钒织晶粒，提高强度和韧性。钒 与碳形成的碳化物，在高温高与碳形成的碳化物，在高温高 压下可提高抗氢腐蚀能力。压下可提高抗氢腐蚀能力。 11、钨、钨(W)：钨熔点高，比重大，：钨熔点高，比重大， 是贵重的合金元素。钨与碳形是贵重的合金元素。钨与碳形 成碳化钨有很高的硬度和耐磨成碳化钨有很高的硬度和耐磨 性。在工具钢加钨，可显著提性。在工具钢加钨，可显著提 高红硬性和热强性，作切削工高红硬性和热强性，作切削工 具及锻模具用。具及锻模具用。 12、铌、铌(Nb)：铌能细化晶粒和降：铌能细化晶粒和降 低钢的过热敏感性及回火脆性，提低钢的过热敏感性及回

10、火脆性，提 高强度，但塑性和韧性有所下降。高强度，但塑性和韧性有所下降。 在普通低合金钢中加铌，可提高抗在普通低合金钢中加铌，可提高抗 大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐 蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥 氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐 蚀现象。蚀现象。 14、铜、铜(Cu)：武钢用大冶矿石所：武钢用大冶矿石所 炼的钢，往往含有铜。铜能提高强炼的钢，往往含有铜。铜能提高强 度和韧性，特别是大气腐蚀性能。度和韧性，特别是大气腐蚀性能。 缺点是在热加工时容易产生热脆，缺点是在热加工时容易产生热脆， 铜含量超过铜含量

11、超过0.5%塑性显著降低。塑性显著降低。 当铜含量小于当铜含量小于0.50%对焊接性无影对焊接性无影 响。响。 15、铝、铝(Al)：铝是钢中常用的脱氧：铝是钢中常用的脱氧 剂。钢中加入少量的铝，可细化晶剂。钢中加入少量的铝，可细化晶 粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板 的的08Al钢。铝还具有抗氧化性和钢。铝还具有抗氧化性和 抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可 显著提高钢的高温不起皮性能和耐显著提高钢的高温不起皮性能和耐 高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响 钢的热加工性能、焊接性能和切削钢的热加工性能、焊接性能和切

12、削 加工性能。加工性能。 16、硼、硼(B)：钢中加入微量的硼就可改：钢中加入微量的硼就可改 善钢的致密性和热轧性能，提高强度。善钢的致密性和热轧性能，提高强度。 17、氮、氮(N):氮能提高钢的强度，低温氮能提高钢的强度，低温 韧性和焊接性，增加时效敏感性。韧性和焊接性，增加时效敏感性。 18、稀土、稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期：稀土元素是指元素周期 表中原子序数为表中原子序数为57-71的的15个镧系元素。个镧系元素。 这些元素都是金属，但他们的氧化物这些元素都是金属，但他们的氧化物 很象很象“土土”，所以习惯上称稀土。钢，所以习惯上称稀土。钢 中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的中加入

13、稀土，可以改变钢中夹杂物的 组成、形态、分布和性质，从而改善组成、形态、分布和性质，从而改善 了钢的各种性能，如韧性、焊接性，了钢的各种性能，如韧性、焊接性， 冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土， 可提高耐磨性。可提高耐磨性。 NAK80 化学成分：化学成分： 预硬模具钢，预硬模具钢，HRC38-42,高镜面模具钢，极高镜面模具钢，极 好的氮化性能和焊接性能好的氮化性能和焊接性能 CMnCrMoNiCuAl 0.141.400.30.32.80.90.9 抗疲抗疲 劳性劳性 耐磨耐磨 性好性好 耐腐耐腐 蚀性蚀性 抗变抗变 形优形优 耐热耐热 抗腐抗腐 韧性韧性 优

14、良优良 抗氧抗氧 化性化性 P20化学成分化学成分 预硬模具钢，预硬模具钢，HRC35-40，氮化性能好，抛，氮化性能好，抛 光性和咬花性好，通常用作机壳类模具。光性和咬花性好，通常用作机壳类模具。 CSiMnCrMoPS 0.28- 0.4 0.2- 0.8 0.6- 1.0 1.4- 2.0 0.3- 0.5 小于小于 0.03 小于小于 0.03 抗疲抗疲 劳性劳性 弹性弹性 优良优良 耐磨耐磨 性好性好 耐腐耐腐 蚀性蚀性 抗变抗变 形优形优 有害有害 元素元素 切削切削 性好性好 2738 氮化模具钢，氮化模具钢，HRC28-32，加工性，加工性 能优异，易切削、研磨、电蚀能优异，易

15、切削、研磨、电蚀 ， 通常用在寿命高大型模具。通常用在寿命高大型模具。 CMnCrMoNiPSiS 0.31.52.00.21.00.020.30.03 抗疲抗疲 劳性劳性 耐磨耐磨 性好性好 耐腐耐腐 蚀性蚀性 抗变抗变 形优形优 耐热耐热 抗腐抗腐 有害有害 物质物质 韧性韧性 优良优良 切削切削 性好性好 SKD61：热作模具钢：热作模具钢 合金热处理模具钢：合金热处理模具钢：HRC25-30，热处，热处 理后达到理后达到HRC48-60，通常用作压铸模，通常用作压铸模 具和五金模具具和五金模具 CMnCrMoVPS 0.30.50.51.21.00.030.02 抗疲抗疲 劳性劳性 耐

16、磨耐磨 性好性好 耐腐耐腐 蚀性蚀性 抗变抗变 形优形优 抗氢抗氢 化好化好 高硬高硬 度度 切削切削 性好性好 8407 合金热处理热作工具钢，优良的耐热冲击和抗龟裂合金热处理热作工具钢，优良的耐热冲击和抗龟裂 能力能力 ，不论大小尺寸，韧性及延展性高高且各向同不论大小尺寸，韧性及延展性高高且各向同 性，性，加工性及抛光性优良，加工性及抛光性优良，优良的淬透性，优良的淬透性，良好良好 的热处理尺寸稳定性，通常用在压铸模具和接插件的热处理尺寸稳定性，通常用在压铸模具和接插件 模具上。模具上。 CMnCrMoSiV 0.380.45.31.31.00.9 抗疲劳抗疲劳 性性 耐磨性好耐磨性好 耐

17、腐蚀耐腐蚀 好好 抗变形抗变形 优优 韧性优韧性优 良良 抗氢抗氢 化优化优 VIKING（海盗）（海盗） 热作合金油钢，热作合金油钢，HRC52-60，良好的热处理，良好的热处理 尺寸稳定性，尺寸稳定性， 良好的机加工和磨削加工性良好的机加工和磨削加工性 能，能， 综合了极佳的韧性和耐磨性；现如今综合了极佳的韧性和耐磨性；现如今 通常用于高载荷冲切和成型加工的耐冲击通常用于高载荷冲切和成型加工的耐冲击 钢种都不能提供最佳的综合性能。钢种都不能提供最佳的综合性能。 通常用通常用 在接插件模具在接插件模具 CMnCrMoSiV 0.50.58.01.51.00.5 抗疲劳抗疲劳 性性 耐磨性耐磨性耐腐蚀耐腐蚀抗变形抗变形韧性优韧性优 良良 抗氢抗氢 化化 S136 不锈模具钢不锈模