模具在現(xiàn)代制造業(yè)中占有日益重要的地們，特別是汽車和電器制造業(yè)中70％以上的零件采用模具制造加工。但目前我國高質(zhì)量的模具大量依賴進口，分析其主要原因，不在于我們的優(yōu)質(zhì)鋼煉鋼水平，而是沒有認識到整個模具鋼質(zhì)量的提高是一個系統(tǒng)控制過程。除冶金質(zhì)量外，制造過程中的鍛壓加工、預備熱處理、機械加工和最終熱處理都將影響模具的內(nèi)部組織和應(yīng)力狀態(tài)，從而決定模具的最終使用性能。據(jù)羅百輝介紹，在模具的制造過程中，模具的使用壽命和制成的精度、質(zhì)量、表面性能，除與模具的設(shè)計、制造精度以及機床和操作等條件有關(guān)外，與模具材料及其熱處理工藝也有密切關(guān)系。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計表明，模具的早期失效因材料選擇不當和內(nèi)部缺陷引起的約占10%左右，由熱處理不當引起的約占50%左右，因此正確選擇具有優(yōu)良質(zhì)量的模具鋼材并進行正確的熱處理，具有十分重要意義。模具鋼的特性主要包括使用性能、工藝性能和冶金質(zhì)量等三個方面。

    1、模具鋼在工作性能方面的要求

    ①硬度

    模具在工作時受力狀態(tài)是復雜的，如熱作模具通常在交換的溫度場下承受交變應(yīng)力作用，因此它應(yīng)具有良好的抗軟化或塑性變形狀態(tài)的能力，在長期工作環(huán)境下仍能保持模具的形狀和尺寸精度。硬度是模具鋼的生要性能之一。對冷作模具的硬度一般選擇在58HRC以上，而熱作模具尤其是要求高的抗熱疲勞性能的模具，通常硬度在45HRC左右。對普通使用的塑料模具，一般硬度要求在35HRC左右。

    ②強度與韌性

    零件在成形使模具承受著巨大的的沖擊、扭曲等負荷，尤其是現(xiàn)代高速沖壓、高速精密鍛造和液態(tài)成形等技術(shù)以及一次成形技術(shù)的發(fā)展，模具承受著更大的負荷，往往由于鋼材的強度和韌度不夠，造成型腔邊緣或局部塌陷、崩刃或斷裂而早期失效，因此模具熱處理后應(yīng)具有較高的硬度和韌度。

    ③耐磨性

    零件成形時材料與模具型腔表面發(fā)生相對運動，使型腔表面產(chǎn)生了磨損，從而使得模具的尺寸精度、形狀和表面的粗糙度發(fā)生變化而失效。磨損是一種復雜的過程，影響因素很多，除取決于作用于模具的外界條件外，還在很大程度上取決于采用鋼材的化學成分不均勻性、組織狀態(tài)、力學性能等。

    ④疲勞性能

    模具工作時承受著機械沖擊和熱沖擊的交變應(yīng)力，熱作模具在工作的過程中，熱交變應(yīng)力更明顯地導致模具熱裂。受應(yīng)力和溫度梯度的影響而引起裂紋，往往是在型腔表面形成淺而細的裂紋，它的迅速傳播和擴展導致模具失效。另外，鋼的化學成分及組織的不均勻，鋼中存在的冶金缺陷如非金屬夾雜物，氣孔、顯微裂紋等均可導致鋼的疲勞強度降低，因為在交變應(yīng)力的作用下，首先在這些薄弱地區(qū)產(chǎn)生疲勞裂紋并發(fā)展為疲勞破壞。

    ⑤粘著性

    工模具零件的表面由于兩金屬原子相互摭用或單相擴散的作用，往往會有一些被加工金屬粘附著，尤其是一些切削、剪切工具和沖壓工具的表面會產(chǎn)生粘附或結(jié)疤現(xiàn)象，這會影響刃口的鋒利程度和局部組織、化學成分的改變，使刃口部分崩裂或粘附金屬的脫落劃傷模具，使工件表面粗糙。因此良好的抗粘著性也是很重要的。

    ⑥拋光和蝕刻性能

    隨著模具，特別是塑料模具的廣泛使用，低的表面粗糙度值（有時甚至是鏡面的程度）已經(jīng)十分性必要，低的表面粗糙度值影響到模具的壽命和生產(chǎn)效率及制品的質(zhì)量。高的表面質(zhì)量可以減輕腐蝕（特別是局部點狀腐蝕）；減小開裂的危險，拋光鋼材的化學成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度及碳化物分布必須均勻。大碳化物尤其是他們偏析并成帶狀時，對表面拋光性極為有害。特別重要的是，鋼中不能含有沒有發(fā)生變形的大的氧化物夾雜或偏析，因而必須嚴格控制冶煉和脫氧工藝。真空電弧重熔、電渣重熔效果良好，這種工藝目前已成為高級塑料模具鋼的主要生產(chǎn)方式。即使是簡單的真空脫氣也有助于消除大的氧化物夾雜，這些冶煉工藝不僅能降低氧化物的含量，而且能使氧化物更細小、均勻，同時控制冶煉和脫氧過程，還可以改變夾雜物類型，使之軟化并具有較好的塑韌性而提高拋光性能。

    鋼材中任何未閉合的空洞都會影響其拋光性能，因而熱加工中壓合疏松等冶金缺陷并保持組織的致密是十分必要的，這可以通過現(xiàn)代化的成形加工技術(shù)來實現(xiàn)。例如反復鐓拔技術(shù)、旋轉(zhuǎn)鍛造技術(shù)、高溫等靜壓制等可細化原始鑄態(tài)組織，樹枝晶內(nèi)空隙。電渣重熔、真空電弧重熔精煉工藝，對鋼材均勻性也十分有利。由熱處理或表面硬化而引起的缺陷，應(yīng)盡量避免導致硬度不均勻的脫碳。這些措施加上合理的成分設(shè)計及控制，就能生產(chǎn)出鏡面加工性優(yōu)異的鋼。

    此外，還應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和環(huán)境的差異，考慮所用模具鋼應(yīng)具有良好的熱導性、抗腐蝕性、抗氧化性和導磁性等。

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