增材制造 材料 模具钢粉-编制说明

一、工作简况

1、任务来源

本项目是依据国家标准化管理委员会关于下达2021年第三批推荐性国家标准计

划及相关标准外文版计划的通知（国标委发【2021】28号），项目名称为“增材制造

材料模具钢粉”。本项目是制定项目，主要起草单位：西安欧中材料科技有限公司、

冶金工业信息标准研究院，计划完成时间为2022年。

2、主要工作过程

起草(草案、调研)阶段:计划下达后，2021年10月全国钢标委特钢分委员会组

织各起草单位成立了起草工作组，由西安欧中材料科技有限公司牵头成立了标准编制

工作组，负责主要起草工作。工作组对国内外增材制造用模具钢粉末产品的技术现状

与发展情况进行全面调研，同时广泛搜集相关标准和国内外技术资料，进行了大量的

研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行全面总结和归纳，在此基础上编

制出《增材制造材料模具钢粉》标准草案初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标

准草案初稿进行了认真的修改，于2022年4月形成了标准征求意见稿及其编制说明

等相关附件，报全国钢标委特钢分委员会秘书处。

征求意见阶段:XXXX年XX月XX日，由全国钢标委XX分委员会秘书处将标准征

求意见稿和编制说明发送到XX分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，

同时在《钢铁标准网》网站上公开征求社会意见。截止XXXX年XX月XX日，共发函

XX个单位，收到XX个单位回函，其中XX个单位提出了XX条意见或建议(见《意见

汇总处理表》)。

审查阶段:通过对这些反馈意见进行分类、归纳、整理和分析，工作组采纳XX

条，不采纳XX条，并进而对标准征求意见稿进行了补充、修改，于XXXX年XX月完

成了标准送审稿，提交全国钢标委XX分委员会秘书处。全国钢标委XX分委员会于

XXXX年XX月XX日一XX日在XX省XX市召开了《增材制造材料模具钢粉》标准审

查会，到会XX分委员会委员XX名和专家XX名，对该标准进行了审查，获得一致通

过，并认为该标准水平达到XX水平。

报批阶段:工作组按照会议审查意见对标准送审稿作了进一步的修改、整理和完

善，在XXXX年XX月形成了标准报批稿、编制说明及其他相关文件，报全国钢标委

XX分委员会秘书处。XXXX年XX月XX日在《国家标准制修订工作管理信息系统》上

投票。截止XXXX年XX月XX日已获得XX名委员同意（必须达到3/4以上），审查通

过，并上报全国钢标委秘书处。

3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

本标准由西安欧中材料科技有限公司、冶金工业信息标准研究院、……共同起草。

主要成员:XXXX、XXXX、XXXX、XXXX、……。

所做的工作:XXXX任工作组组长，主持全面协调工作，负责对各阶段标准的审核;

XXXX为本标准主要执笔人，负责本标准的具体起草与编制;XXXX、XXXX、XXXX负责

国内外相关技术文献和资料的收集、分析及资料查证，对产品生产工艺、性能和使用

经验进行总结和归纳;XXXX负责对国内外产品和技术的现状与发展情况进行全面调

研，XXXX负责对各方面的意见及建议进行归纳、整理。

二、标准编制原则

本标准在制定/修订过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、

及时修订、不断完善”的原则，注重标准修订与技术创新、试验验证、产业推进、应

用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统一性、

协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制定/修订工作。

本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准的结

构和编写规则》的要求编写。在确定本标准主要技术指标时，综合考虑生产企业的能

力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和

合理性。

三、主要内容说明

1、标准主要内容

1.1化学成分

本标准规定了批量生产且在增材制造领域广泛使用的00Ni18Co9Mo5TiAl、

12Cr9NiAlMo、2Cr13、4Cr13四种牌号的模具钢粉末。

典型的高合金马氏体时效硬化钢有18Ni（200）（00Ni18Co9Mo5TiAl）、18Ni（250）

（00Ni18Co8MoTiAl）和18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）等。00Ni18Co9Mo5TiAl

（18Ni300）粉末成分参考GB/T1299-2014《工模具钢》中规定的塑料模具用钢

00Ni18Co8Mo5TiAl（18Ni（200））的化学成分以及模具钢增材制造领域成分要求确定。

12Cr9NiAlMo粉末化学成分来源于增材制造领域对注塑模具、挤压模具和工程部件用

模具钢的化学成分的要求确定。2Cr13、4Cr13粉末成分依据GB/T1299-2014《工模

具钢》中规定的2Cr13、4Cr13的化学成分的要求确定。

粉末化学成分分析按照GB/T223《钢铁及合金化学分析方法》的规定进行。

起草单位（数据待参编单位提供数据后完善）各批次产品的化学成分分析结果统

计如表1所示。

表1化学成分统计表

牌号化学成分，%（质量分数）

00Ni18Co

FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

9Mo5TiAl

18.00

基≤≤4.60～0.05～8.50～0.50～

单位1-1≤0.03≤0.10≤0.10≤0.60～≤0.50

体0.0100.0105.200.159.500.80

19.00

基

单位1-20.0130.0640.0470.0070.0050.334.6918.120.0598.550.065

体

基

单位1-30.021＜0.10.0520.0060.0050.494.7318.270.0568.960.064

体

单位3

单位4

单位1：西安欧中材料科技有限公司；单位；2：【】；单位3：【】单位4：【】；

牌号FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

11.00

12Cr9Ni基≤≤1.10～8.50～1.20～

≤0.05≤0.40≤0.40～---

体0.0100.0101.6010.002.00

AlMo13.00

基

单位1-10.0410.010.010.0050.003212.131.49.491.82---

体

基

单位1-20.0410.060.030.0040.003711.741.459.51.67---

体

单位2

单位3

单位4

单位1：西安欧中材料科技有限公司；单位；2：【】；单位3：【】单位4：【】；

牌号FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

12.00

基0.16～≤≤

≤1.00≤1.00～-≤0.60----

2Cr130.250.0250.025

体14.00

基

单位10.170.0730.03--12.23-0.54----

体

单位2

单位3

单位4

单位1：西安欧中材料科技有限公司；单位；2：【】；单位3：【】单位4：【】；

牌号FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

12.00

基0.35～≤≤

4Cr13≤0.60≤0.80～-≤0.60----

体0.450.0250.02514.00

单位1：西安欧中材料科技有限公司；单位；2：【】；单位3：【】单位4：【】；

根据表1中各参编单位产品化学成分检测结果，本标准确定增材制造模具钢粉末

化学成分如表2所示。

表2化学成分

化学成分（质量分数）/%

牌号

FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

18.00

00Ni18Co9≤≤4.60～0.05～8.50～0.50～

基体≤0.03≤0.10≤0.10≤0.60～≤0.50

Mo5TiAl0.0100.0105.200.159.500.80

19.00

12Cr9NiAl≤≤11.00～1.10～8.50～1.20～

基体≤0.05≤0.40≤0.40---

Mo0.0100.01013.001.6010.002.00

0.16～≤≤12.00～

2Cr13基体≤1.00≤1.00-≤0.60----

0.250.0250.02514.00

2Cr13基体

注1）经供需双方协商，可对铅、砷、锡、锑、铋、氢、氧、氮等元素进行检测，具体要求在合同注明。

1.2粒度

目前模具钢粉末增材制造工艺主要是选区激光熔融、电子束熔化和激光能量沉积，

根据增材制造工艺本标准将粉末分为三类，Ⅰ类粒度范围为15～53μm，适用于激光

粉末床熔融工艺；Ⅱ类粒度范围为45～106μm，适用于电子束粉末床熔融工艺；Ⅲ

类粒度范围53～150μm，适用于定向能量沉积工艺。

粒度检测按照GB/T1480《金属粉末干筛分法测定粒度》和GB/T19077《粒度

分布激光衍射法》的规定执行。

起草单位产品的筛分粒度组成及粒度分布的测试结果统计如表3、表4所示（数

据待其他参编单位提供数据后完善）。从检测数据可以看出Ⅱ类粉末的粒度组成中

≤45μm的质量百分比介于3.0%到5.0%之间，＞106μm的质量百分比介于0.1%到

0.2%之间；Ⅲ类粉末的粒度组成中≤53μm的质量百分比介于1.0%到5.0%之间，＞

150μm的质量百分比介于1.0%到2.0%之间。Ⅰ类粉末的D10介于24.77～29.60μm

之间，D90的介于59.30～68.51之间。故本标准确定了模具钢粉的粒度组成及粒度分

布的指标如表5所示。

表3筛分粒度组成统计表

类粉末规要求：≤45μm不大于5%，＞106μm不大于5%

牌号

别格（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co94.91%3.09%

Mo5TiAl0.13%0.09%

Ⅱ～

4512Cr9NiAl4.26%4.05%

0.15%0.10%

类106Mo

4.11%4.23%

2Cr13

0.08%0.12%

单位1：西安欧中材料科技有限公司单位；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

类粉末规≤53μm，不大于5%，＞150μm，不大于5%

牌号

别格（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co91.5%1.27%

Mo5TiAl1.38%1.83%

Ⅲ

12Cr9NiAl4.65%3.91%

53～150

类Mo1.24%1.31%

4.33%4.51%

2Cr13

1.01%1.21%

单位1：西安欧中材料科技有限公司；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

表4粒度分布统计表

粉末规格要求：D10：≥15μm，D90：≤65μm

类别牌号

（μm）

单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18CoD10：24.77D10：27.55D10：18-24

9Mo5TiAlD90：59.30D90：63.61D90：0-58

12Cr9NiAD10：30.17D10：29.60D10：18-24

lMo

Ⅰ类15～53D90：68.51D90：67.27D90：50-58

D10：28.28D10：28.26

2Cr13

D90：65.88D90：65.42

D10：18-24

4Cr13

D90：50-58

单位1：西安欧中材料科技有限公司单位；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

表5粒度

粉末规格

分类粒度组成粒度分布用途

μm

D10：≥15μm

Ⅰ类15～53-适用于激光粉末床熔融工艺

D90：≤65μm

≤53μm，不大于5%，

Ⅱ类45～106-适用于电子束粉末床熔融工艺

＞106μm，不大于5%

≤53μm，不大于5%，

Ⅲ类53～150-适用于定向能量沉积工艺

＞150μm，不大于5%

1.3松装密度

松装密度是粉末自由填充单位容积的质量，增材制造过程粉末相当于自由填充的

状态，因此松装密度的大小会影响增材制造制件的致密度。松装密度检测按照GB/T

1479.1《金属粉末松装密度的测定第1部分：漏斗法》的规定执行。

起草单位产品松装密度的实测结果统计如表6所示（数据待参编单位提供数据后

完善）。从检测数据可以看出00Ni18Co9Mo5TiAl（18Ni300）粉末的松装密度介于

4.65～4.75g/cm3之间，12Cr9NiAlMo粉末松装密度介于4.45～4.77g/cm3之间，2Cr13

粉末松装密度介于4.60～4.71g/cm3之间，故本标准确定了模具钢粉的松装密度应不

小于4.40g/cm3。

表6松装密度统计表

3

粉末规格要求：不小于4.40g/cm

类别牌号

（μm）

单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl4.654.654.20

12Cr9NiAlMo4.444.45≥3.8

Ⅰ类15～53

2Cr134.644.60

4Cr134.0

3

粉末规格要求：不小于4.40g/cm

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl4.724.714.28

12Cr9NiAlMo4.454.484.07

Ⅱ类45～106

2Cr134.704.71

4Cr134.12

3

粉末规格要求：不小于4.40g/cm

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl4.754.73

Ⅲ类53～15012Cr9NiAlMo4.724.77

2Cr134.624.65

单位1：西安欧中材料科技有限公司单位；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

1.4振实密度

振实密度是粉末在容器中经过机械振动达到较理想排列状态的粉末集体密度，振

实密度相对于松装密度主要是粉末多种物理性能的综合体现，如：粉末粒度及其分布、

颗粒形状及其表面粗糙度、比表面积等。

起草单位产品振实密度的实测结果统计如表7所示（数据待参编单位提供数据后

完善）。从检测数据可以看出00Ni18Co9Mo5TiAl（18Ni300）粉末的振实密度介于

4.96~5.12g/cm3之间，12Cr9NiAlMo粉末振实密度介于4.71~4.78g/cm3之间，2Cr13

粉末的振实密度介于4.78~4.88g/cm3之间，故本标准确定了模具钢粉的振实密度应

不小于4.70g/cm3。

表7振实密度统计表

3

粉末规格要求：不小于4.70g/cm

类别牌号

（μm）

单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl4.964.994.70

12Cr9NiAlMo4.724.714.67

Ⅰ类15～53

2Cr134.854.83

4Cr134.83

3

粉末规格要求：不小于4.70g/cm

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl5.055.024.81

12Cr9NiAlMo4.774.814.83

Ⅱ类45～106

2Cr134.884.78

4Cr134.88

3

粉末规格要求：不小于4.70g/cm

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl5.125.10

12Cr9NiAlMo4.754.78

Ⅲ类53～150

2Cr134.804.76

4Cr13--

单位1：西安欧中材料科技有限公司单位；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

1.5流动性

流动性是指以一定量粉末流过规定孔径的标准漏斗所需要的时间，通常采用霍尔

流速漏斗，流动性单位为s/50g，表征粉末流动的难易程度，数值越小流动性越好。

粉末的粒度、湿度、静电以及粉末是否为球形均会影响粉末的流动特性。无论对于粉

末床熔融还是定向能量沉积的增材制造工艺，粉末的流动性均会影响增材制造过程和

制件性能。流动性检测按照GB/T1482《金属粉末流动性的测定标准漏斗法(霍尔流

速计)》的规定执行。

起草单位产品流动性的实测结果统计如表8所示（数据待参编单位提供数据后完

善）。从检测数据可以看出Ⅰ类粉末的流动性介于12.0~13.7s/50g之间，Ⅱ类粉末流

动性介于13.9~15.0s/50g之间，Ⅲ类粉末流动性介于13.0~14.2s/50g之间，故本标

准确定了Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类粉末的流动性应不大于20.0s/50g。

表8流动性统计表

粉末规格要求：不大于20.0s/50g

类别牌号

（μm）

单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl13.713.517.3

12Cr9NiAlMo13.913.716.8

Ⅰ类15～53

2Cr1313.012.9

4Cr1316.1

粉末规格要求：不大于20.0s/50g

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl12.512.315.3

12Cr9NiAlMo14.213.913.1

Ⅱ类45～106

2Cr1313.714.0

4Cr1313.7

粉末规格要求：不大于20.0s/50g

类别牌号

（μm）单位1-1单位1-2单位2单位3单位4单位5

00Ni18Co9Mo5TiAl1211.913.0

12Cr9NiAlMo15.014.712.6

Ⅲ类53～150

2Cr1314.214.1

4Cr1312.1

单位1：西安欧中材料科技有限公司单位；单位2：【】；单位3：【】；单位4：【】；单位5：【】；

四、主要试验(或验证)情况（待后续完成）

针对本标准涉及产品，按照本标准规定的试验方法，起草单位对单位X提供的

00Ni18Co9Mo5TiAl（18Ni300）、12Cr9NiAlMo粉末，单位X提供的2Cr13粉末，单位

X提供的2Cr13粉末的主要技术指标进行了验证。验证数据汇总如下。

2.3.1化学成分

单位1【】；单位2【】；单位3【】对同一批次产品的化学成分进行了验证，分

析检测数据如表9所示。从表中可以看出同一批次、同一牌号的模具钢粉末的化学成

分检测结果基本一致，且符合标准中的规定。

表9化学成分验证结果统计表

化学成分，%（质量分数）

牌号

FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

00Ni18Co9

Mo5TiAl

单位1

单位2

单位3

牌号FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

12Cr9NiAl

Mo

单位1

单位2

单位3

牌号FeCSiMnPSCrMoNiAlCoCuTi

2Cr13

单位1

单位2

单位3

2.3.2粒度

2.3.2.1粒度组成

单位1【】；单位2【】；单位3【】对00Ni18Co9Mo5TiAl、12Cr9NiAlMo、2Cr13

三种粉末不同规格的各两个批次产品的粒度组成进行了验证，即15～53μm规格的两

个批次，45～106μm规格的两个批次产品以及53～150μm规格的两个批次产品。两

家验证单位的验证数据统计如表10所示，检测结果基本一致，且符合标准中的规定。

表10筛分粒度组成统计表

要求：＞53μm不大于5%

粉末规

类别牌号批次A批次B

格（μm）

单位10单位13单位10单位13

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅰ类15～5312Cr9NiAlMo

2Cr13

类别粉末规牌号要求：≤45μm不大于5%，＞106μm不大于5%

格（μm）批次C批次D

单位10单位13单位10单位13

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅱ类45～10612Cr9NiAlMo

40Cr13

≤53μm，不大于5%，＞150μm，不大于5%

粉末规

类别牌号批次C批次D

格（μm）

单位10单位13单位10单位13

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅲ类53～15012Cr9NiAlMo

2Cr13

验证单位10：【】；单位13：【】；

2.3.2.2粒度分布

【】、【】对00Ni18Co9Mo5TiAl、12Cr9NiAlMo、2Cr13三种粉末15～53μm规格

的两个批次产品的粒度分布进行了验证。验证数据如表11所示，检测结果基本一致，

且符合标准中的规定。

表11粒度分布统计表（Ⅰ类）

要求：10μm≤D10，25μm≤D50≤45μm，D90≤65μm

粉末规格

类别牌号批次A批次B

（μm）

单位12单位14单位12单位14

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅰ类15～5312Cr9NiAlMo

2Cr13

验证单位12：【】；单位14：【】；

2.3.3松装密度

【】、【】对00Ni18Co9Mo5TiAl、12Cr9NiAlMo、2Cr13三种粉末不同规格的各两

个批次产品的松装密度进行了验证，即15～53μm规格的两个批次，45～106μm规

格以及53~150μm规格的两个批次产品。验证数据统计如表12所示，检测结果基本

一致，且符合标准中的规定。

表12松装密度统计表

要求：不小于4.40g/cm3

粉末规格

类别牌号批次A批次B

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅰ类15～53

12Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不小于4.40g/cm3

粉末规格

类别牌号批次C批次D

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅱ类15～4512Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不小于4.40g/cm3

粉末规格

类别牌号批次C批次C

（μm）

单位15单位15单位15单位15

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅲ类53～15012Cr9NiAlMo

2Cr13

验证单位15:上海材料研究所;单位16：盘星新型合金材料（常州）有限公司；

2.3.4振实密度

【】、【】对00Ni18Co9Mo5TiAl、12Cr9NiAlMo、2Cr13三种粉末不同规格的各两

个批次产品的振实密度进行了验证，即15～53μm规格的两个批次，45～106μm规

格以及53～150μm规格的两个批次产品。验证数据统计如表13所示，检测结果基本

一致，且符合标准中的规定。

表13振实密度统计表

要求：不小于4.70g/cm3

粉末规格

类别牌号批次A批次B

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅰ类15～5312Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不小于4.70g/cm3

粉末规格

类别牌号批次C批次D

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅱ类15～4512Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不小于4.70g/cm3

类别粉末规格牌号

批次C批次C

（μm）单位15单位15单位15单位15

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅲ类53～15012Cr9NiAlMo

2Cr13

验证单位15:【】;单位16：【】；

2.3.5流动性

【】、【】对00Ni18Co9Mo5TiAl、12Cr9NiAlMo、2Cr13三种粉末不同规格的各两

个批次产品的流动性进行了验证，即15～53μm规格的两个批次，45～106μm规格

以及53~150μm规格的两个批次产品。验证数据统计如表14所示，检测结果基本一

致，且符合标准中的规定。

表14流动性统计表

要求：不大于25.0s/50g

粉末规格

类别牌号批次A批次B

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅰ类15～5312Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不大于25.0s/50g

粉末规格

类别牌号批次C批次D

（μm）

单位15单位16单位15单位16

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅱ类45～10612Cr9NiAlMo

2Cr13

要求：不大于25.0s/50g

粉末规格

类别牌号批次C批次C

（μm）

单位15单位15单位15单位15

00Ni18Co9Mo5TiAl

Ⅲ类53～15012Cr9NiAlMo

2Cr13

验证单位15:【】;单位16：【】；

经过比对分析，各主要性能指标均符合标准规定的要求。证明本标准规定的主要技术指标和

技术要求既先进合理，又切实可行。

五、标准中涉及专利的情况

本标准不涉及专利问题。

六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准于XXXX年首次发布。

通过标准的制定和实施，将促进技术创新，增强产品的国内外市场竞争力，同时

为推进产业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性发展，加

快我国XXXX技术快速发展具有积极的促进作用。

七、与国际、国外对比情况

本标准制定过程中未查到同类国际、国外标准。

本标准水平国内先进水平。

八、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制性

标准的协调性

例如：

本标准属于”钢及合金（301）”标准体系中“产品标准及试验方法专用标准（501）”

大类，“型钢（501.3）”小