我國近期重點發(fā)展新型高檔模具鋼

　　新型國產(chǎn)模具鋼亟待開發(fā)

　　我國模具工業(yè)進人了快速發(fā)展時期，這極大地促進了模具鋼生產(chǎn)、應用技術的進步。通過引進先進的設備和技術，已能生產(chǎn)高質量的模具鋼，有些鋼種的冶金質量已達到國際先進水平，并有少量出口，在國際上享有一定的聲譽。但應看到，我國模具鋼生產(chǎn)、應用的總體水平仍然較低，存在許多長期沒有解決的問題。國產(chǎn)模具鋼絕大多數(shù)是電爐鋼，鋼的成分偏析大，純凈度低，碳化物級別偏高，疏松級別超標，模塊的縱橫向性能相差懸殊。模具鋼材料利用率低，原因是鋼材中圓棒料占85％以上，鋸料、改鍛中消耗量大；模塊、扁鋼、板材等品種很少，精品、制品更少。模具鋼改鍛效果差，絕大多數(shù)改鍛僅以模坯達到形狀、尺寸為目的，忽視組織改善，以致模坯中仍保留超級別的碳化物和不利的流線分布。模具選材和熱處理不當也是模具鋼應用中一個突出問題。模具設計、制造者不熟悉材料和熱處理，熱處理技術人員不熟悉模具工況條件，常常造成選材或熱處理工藝不與模具相匹配。此外，熱處理工藝執(zhí)行不嚴，熱處理設備和工藝落后，操作不當造成模具變形、開裂，是普遍存在的。調查表明，模具因選材和熱處理不當造成早期失效者占70％左右。表面處理在 模具上的應用，除滲碳、滲氮外，其它擴滲處理（滲非金屬，滲金屬）應用很少，鍍膜和噴涂處理應用更少。一些應用又常因種類和工藝選擇不當，達不到預期效果，甚至不但無益，反而有害，成為模具鋼應用技術中一個薄弱環(huán)節(jié)。

　　目前我國模具選材用鋼較為廣泛，除了工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼）外，還有軸承鋼、彈簧鋼、調質鋼、滲碳鋼、不銹鋼等，鋼種達數(shù)十種之多，但常用的只有二十余種，而用量最多的只有八種： Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、SCrNIMo、45、40Cr。據(jù)估計，這八個鋼號年用量占我國模具鋼年總用量的80％。為此，國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應商協(xié)會負責人羅百輝指出，隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和少、無切削工藝廣泛應用，對模具鋼性能提出了更多、更高的要求，常用鋼種已經(jīng)不能完全滿足需要，迫切需要研制和應用新型模具鋼。

　　近年國內研制了近200種新型模具鋼種，如超硬高速鋼W10Mo4Cr4V3A1、W6Mo5Cr4VsiA1Nb等；強韌耐磨鋼7Cr7Mo2V2Si、Cr8MoV2Ti等；高速鋼基體鋼 65W3Mo2Cr4VNb、5OMo3Cr4SiMnAl等；中碳超高強度鋼 4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3MoMnVNbB等；時效鋼25Cr3NiMoAl、10Ni3MnCuAl等；火焰淬火鋼7CrSiMnMoV、7Cr2 SiMnMoV TiRe等；易切削模具鋼8Cr2MnWMoVS、5CrNiMnMoVSCa等。也引進了國際通用的幾種美國鋼號，如 D2（Cr12MolV1）、H13（4Cr5MoV1Si）、P20（3Cr2Mo）等。新鋼種滿足了模具較高力學性能、特殊工藝性能和特殊使用性能的需求，解決了模具設計、加工、使用中的一些難題，大幅度提高了模具使用壽命，帶來十分顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，對工業(yè)發(fā)展和少、無切削工藝廣泛應用起了極大促進作用。但因多種不利因素的影響，新型模具鋼的應用量仍然較少，年用量僅相當于模具鋼年總用量的1／40～ l／ 50，其用量呈逐年上升態(tài)勢。但是，目前我國高檔市場國產(chǎn)模具鋼占有率低，國產(chǎn)模具鋼還不能全部滿足國內模具行業(yè)的需求，每年約有25%的模具需從國外進口，主要為中、高檔模具。原因之一是國產(chǎn)合金鋼在品種、質量、尺寸規(guī)格及性能等方面還與國際先進水平有一定的差距。

　　羅百輝表示，目前國內模具鋼按其材質及用戶使用情況來看，可以分為低、中、高檔三個方面。低檔市場，主要是一些日用五金、日用塑料生產(chǎn)企業(yè)所用的模具。對模具鋼沒有特別的要求，只求價格低廉。不需要國有大鋼廠的產(chǎn)品，更不需要進口產(chǎn)品，通常選擇鄉(xiāng)辦或民營企業(yè)的產(chǎn)品。中檔市場，以國內中型模具制造企業(yè)為主。對模具鋼的要求較嚴，確保材質穩(wěn)定、價格適中，基本采用國產(chǎn)模具鋼。但注重產(chǎn)地，一般以上鋼五廠、撫順特鋼、大治特鋼、長城鋼廠等國企產(chǎn)品為主。其價格為進口模具鋼的1/3左右。高檔市場，主體是外資包括港資、臺資企業(yè)及出口為主的模具制造廠家。對模具鋼質量要求較高，通常采用國際招標的方式組織貨源或由母國提供。所以絕大部分為進口產(chǎn)品，少量使用中國的高品質材料。其模具鋼進口價格比國產(chǎn)的高2倍左右。

　　從模具鋼市場分布格局來看，高檔市場這一占主導地位的模具鋼市場，迄今為止國內產(chǎn)品的占有率很少，而這一市場將是國內模具業(yè)發(fā)展的趨勢，潛在市場很大。

　　據(jù)羅百輝調研發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)模具鋼與國外相比，確實存在一定的差距。比如國產(chǎn)的通用性模具鋼H13、D2、LD、P20、PMS、SKD61等品種內在質量均能達到美國模具鋼通用標準ASTMA681，屬國際一般水平，基本上能滿足國內外一般模具用戶的使用。但對高標準模具鋼用戶提出的高要求，如沖擊韌性、碳化物低偏等殘余元素控制、高質量長壽命要求等，目前還無法滿足。如冷作模具鋼要求在低溫條件下具備耐磨損、抗塑性交形、抗崩角、抗整件開裂、可機加工性和可磨削性等各種性能。而塑膠模具用鋼要求具有高光潔度表面、耐腐蝕、耐磨損、高熱傳導性、機加工性、拋光性、蝕刻性能等。據(jù)國內外塑料模具技術比較顯示，國外的淬火鋼模具壽命在160－300萬次，國內只有50－100萬次，非淬火鋼模具壽命國內也只有國外的一半。鋼材質量是造成這一狀況的其中一個原因。如一些特鋼廠采用普通廢鋼加生鐵電爐的冶煉方式，缺乏優(yōu)質鐵水，導致生產(chǎn)成本高，在殘余元素控制上與國外有一定的差距。

　　另外，國產(chǎn)模具鋼新品種少。近年來，國外一些著名模具鋼生產(chǎn)企業(yè)研制開發(fā)了許多模具鋼新品，如Q90M熱作模具鋼、高強韌性模具鋼、DH13、DH53、火焰淬火模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼等，這些高性能模具鋼成了當前國際模具市場的典型品牌產(chǎn)品。現(xiàn)在國外一些特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)緊跟國際模具制造業(yè)發(fā)展的趨勢，以節(jié)能、節(jié)材、縮短工模具制造周期為出發(fā)點，確立模具鋼向品種、規(guī)格多樣化、精料化和制品化方向發(fā)展的戰(zhàn)略，開發(fā)模具鋼的深度加工和經(jīng)淬火回火處理。采用這種模塊、模板，可使模具制造企業(yè)的生產(chǎn)效率大幅度提高，模具制造周期進一步縮短，從而降低制造成本。由此，贏得了市場的青睞。相比之下，國產(chǎn)的高性能模具鋼新品較少，一些生產(chǎn)高檔模具廠家自然選擇國外的產(chǎn)品。國產(chǎn)模具鋼應把適應模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求作為科研和開發(fā)方向。

　　國內模具鋼近期發(fā)展重點應在下列幾個方面：

　　1、提高冶金質量，增加品種規(guī)格，壞料制品化、精品化

　　采用先進的設備和技術，采用先進的冶金方法和工藝，如爐外精煉，電渣重熔，真空處理，多向鍛軋，精鍛、精軋，生產(chǎn)純凈度的優(yōu)質鋼材；增加生產(chǎn)高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等。通過機加工、調質處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產(chǎn)品。把我國豐富的合金資源及勞動力資源轉化為模具鋼產(chǎn)品優(yōu)勢，提高國際市場競爭力，擴大出口，這是我國模具鋼發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

　　2、研制、推廣應用新型模具鋼

　　國內新型模具鋼種類繁多，但研制新型模具鋼的空間仍然很大、況且有些新鋼種性能有待改進。如鋁合金大型鑄件日漸增多，研制大型鋁合金壓鑄模具鋼仍是當務之急。又如建筑業(yè)近年發(fā)展很快，研制價格低、耐磨性高、有足夠強韌性的陶瓷、耐火磚模具鋼也是一個急需解決的課題。

　　鑒于新型模具鋼能大幅度提高模具使用壽命，能解決模具設計、制造、使用、修復中的生產(chǎn)和技術難題，能獲得巨大綜合效益，應大力推廣應用新型模具鋼，可望新型模具鋼應用量逐年增加。同時也要重視老鋼種的使用，通過合理選材，采用新工藝，揚長避短，發(fā)揮其更大效用。

　　3、建立模具選材用材專家系統(tǒng)

　　隨著產(chǎn)品品種多樣化，模具工況條件復雜化，合理選材用材更顯重要和迫切。已有的研究工作積累了大量數(shù)據(jù)資料，在此基礎上補充完善鋼種性能數(shù)據(jù)，總結國內外在模具材料技術領域的最新成果和經(jīng)驗，建立適應我國模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的選材用材專家系統(tǒng)。

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