冷作模具鋼的發(fā)展?fàn)顩r
1 序言
近20年以來，為提高工作效率和材料及利用率，減少生產(chǎn)成本、減少生產(chǎn)時(shí)間，世界各國(guó)加工制造業(yè)普遍地選用精密沖壓、擠壓加工、冷輥壓、冷擠壓、冷拉等冷作模具成型加工工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磨削加工加工工藝而且一部分地替代原使用的熱加工，因此冷作模具加工制造業(yè)和冷作模具鋼的生產(chǎn)工藝獲得了快速的高速發(fā)展。
如生產(chǎn)制造一個(gè)型號(hào)車輛均值必須冷作模具2200套，在其中大中小型模具即達(dá)300好幾套，車輛換型周期時(shí)間一般為6-10年，換型時(shí)80%左右模具需要重新拆換[1]。
新品和新技術(shù)技術(shù)發(fā)展，推動(dòng)了模具制造業(yè)快速發(fā)展，一些優(yōu)秀工業(yè)生產(chǎn)模具制造業(yè)年產(chǎn)值從80時(shí)代就相繼超過數(shù)控車床制造業(yè)年產(chǎn)值。
1996年在我國(guó)模具生產(chǎn)制造的廠點(diǎn)已有過17000家，專業(yè)人員近50數(shù)萬人，1996年模具年產(chǎn)值已超160億元人民幣，但一些大中型、高精密、繁雜、使用期長(zhǎng)模具還需從進(jìn)口，1996年進(jìn)口的模具用外匯交易即達(dá)9.18億美金，在我國(guó)已經(jīng)成為上進(jìn)口的模具多的是[1]。
在我國(guó)模具鋼的發(fā)展趨勢(shì)也比較快，我國(guó)主要獨(dú)特?zé)掍搹S合金結(jié)構(gòu)鋼（在其中模具鋼約為80%）1997年產(chǎn)量為14.2萬T，在其中高合金結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼材的產(chǎn)量為7.25萬T，在我國(guó)模具鋼的產(chǎn)是已居的前端[2]。
模具鋼一般可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼塑料模具建筑用鋼三大類，在其中冷作模具鋼一直占比較大的市場(chǎng)份額，近些年塑膠模具生產(chǎn)發(fā)展很快，可是塑膠模具中非常大的一部分采用的是碳素鋼（如45、55鋼）制造出來的，因此在鋁合金模具鋼的生產(chǎn)量中，冷作模具鋼的產(chǎn)量仍居位。
伴隨著商品大批量的迅速增加，加工工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，冷作模具的服現(xiàn)役標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛，對(duì)冷作模具鋼性能、質(zhì)量與種類也不斷明確提出升級(jí)、更高要求。為適應(yīng)這個(gè)要求，近20年以來，世界各國(guó)許多生產(chǎn)制造科研單位積地研究與開發(fā)擁有多種出色特點(diǎn)且適應(yīng)各種規(guī)定的新式冷作模具鋼，并且在產(chǎn)品品質(zhì)，生產(chǎn)工藝流程，機(jī)械裝配等方面取得了快速的進(jìn)展，本文對(duì)這種上進(jìn)行具體描述與分析，并且對(duì)在我國(guó)冷作模具鋼今持的發(fā)展趨勢(shì)提出一些觀點(diǎn)與建議。
2 冷作模具鋼品種的發(fā)展趨勢(shì)
冷作模具鋼主國(guó)用于制造沖裁件、沖壓加工、擠壓成型、冷擠壓、裁切、輥壓、壓紋和冷拉等模具。一般都規(guī)定有較高的耐磨性能，強(qiáng)度、一定的延展性、紅硬性和比較好的使用性能。對(duì)生產(chǎn)批量小、規(guī)定不太高的中小型冷作模具，可以采取調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)制造；規(guī)定紅硬性、耐磨性能非常高的模具通常用快速成鋼或硬功質(zhì)鋁合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金刀具模具導(dǎo)柱生產(chǎn)制造，本文主要闡述鋁合金模具鋼，這一部分模具鋼又可以分為通筆挺冷作模具和特殊功能冷作模具鋼兩類。
2.1 通用性冷作模具鋼
世界各國(guó)通用性冷作模具鋼一般可分為3類，這種模具鋼運(yùn)用較廣，占總產(chǎn)量的80%之上。
2.1.1 合金結(jié)構(gòu)鋼油淬模具鋼
這類鋼以美國(guó)ASTM A681規(guī)范里的01和02鋼為意味著，我們國(guó)家的相對(duì)應(yīng)鋼材型號(hào)為CrWMn、9CrWMn和9Mn2V，這種鋼合金含量低、價(jià)格便宜，切削性能、耐磨性和紅硬性都高過調(diào)質(zhì)鋼，可以采取油淬火。能夠用于制造一般要求的冷作模具。
在我國(guó)使用量比較多的規(guī)范鋼材型號(hào)CrWMn鋼，因?yàn)樘己枯^高，比較大橫截面建筑鋼材鍛持制冷非常容易形成較嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物，很容易給之后生產(chǎn)、應(yīng)用導(dǎo)致難題，應(yīng)當(dāng)通過科學(xué)研究對(duì)成份進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
2.1.2 中鋁合金空淬冷作模具鋼
以美國(guó)ASTM A681規(guī)范里的A2鋼為意味著，在我國(guó)被命名為Cr5Mo1V，這類鋼不僅有比上一類鋼強(qiáng)的耐磨性能、紅硬性，又具有較強(qiáng)的延展性、切削性能，能夠風(fēng)冷淬火，降低熱處理工藝變型，是上運(yùn)用非常廣泛的冷作模具鋼，用于制造耐磨性能比較高還得受一定的沖擊負(fù)荷的冷作模具，應(yīng)用效果比較好，提議全面推廣。
2.1.3 高合金Cr12型冷作模具鋼
代表性鋼呈為美國(guó)ASTM A681里的D3和D2，在我國(guó)相對(duì)應(yīng)鋼材型號(hào)為Cr12和Cr12Mo1V1，Cr12MoV，在其中Cr12 鋼材型號(hào)是中國(guó)現(xiàn)階段使用量大一點(diǎn)的冷作模具鋼。這類鋼因?yàn)樘己豌t的含量非常高，鋼上存在比較多高韌性的鋁合金滲碳體，因此其耐磨性能是三類鋼中強(qiáng)的，也具有一定的紙強(qiáng)制和比較好的切削性能，但這類鋼的延展性較弱，尤其是大橫截面建筑鋼材，因?yàn)闈B碳體不均勻性比較嚴(yán)重，非常容易存有粗壯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或帶條狀氮化合物，減少鋼的延展性。這類鋼的熱固性塑料也較弱，鍛造溫度范疇窄，熱處理性能切削加工性能不太好，關(guān)鍵用于制造超耐磨而沖擊負(fù)荷相對(duì)較低的冷作模具。
在以上三個(gè)鋼材型號(hào)中CR12Mo1V1（D2）鋼的鉬、釩、含量比較高，耐麻性、紅強(qiáng)度更好一些，在我國(guó)因?yàn)榧{標(biāo)時(shí)間很短，使用量并不大，提議全面推廣。
2.2 特殊功能冷作模具鋼
2.2.1 火苗淬火冷作模具鋼
選用火焰加熱部分淬火工藝與總體淬火加工工藝較為，能夠簡(jiǎn)單化熱處理方法、防止或者減少熱處理工藝變型，因此減少生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約資源，控制成本，且由于模具僅僅刀口一部分或其它必須淬硬層的那一部分被硬底化了，其余部分依然保持低強(qiáng)度高耐磨的退火狀態(tài)，提升了模具承擔(dān)沖壓加工負(fù)載能力。海外從70時(shí)代就陸結(jié)研發(fā)了一些門融入火苗淬火工藝技術(shù)冷作模具鋼，使用這種鋼制成的模具在做完機(jī)械加工制造之后，一般采用氧一乙炔氣體火焰噴槍對(duì)模具的刃部或其它必須淬硬層的部分進(jìn)行局部加熱后風(fēng)冷淬火工藝技術(shù)冷淬火，一般淬火后變型不大，可以直接使用。因?yàn)榧訙刂饕怯没鹧鎳姌屖止ぶ谱骷訙?，加熱溫度不易開展地測(cè)量操縱，所以這樣的鋼的一個(gè)特征是淬火環(huán)境溫度很寬，切削性能不錯(cuò)，以滿足火焰加熱風(fēng)冷淬火的需求，象征性鋼材型號(hào)如日本愛知制鋼企業(yè)的高合金鋼SX105V和鉻含量為8%左右SX4(Cr8)、SX5（Cr8Mo）[4]，日鹿金屬公司的HMD1（Cr8）、SX5（Cr8MoV）[4]，日立金屬公司的HMD1（Cr3SiMnMoV）、HMD5（7CrSiMnMov）；在我國(guó)研制出7CrSiMnMov鋼早已普遍地用以機(jī)械制造業(yè)并取得了較好的使用體驗(yàn)[5]。
2.2.2 合金結(jié)構(gòu)鋼空淬微變型鋼
一些樣子繁雜的高精密冷作模具，期待淬火后變型不大，從而減少刃磨量，一般的通用性高合金模具鋼如Cr12、Cr12MoV等，雖然能風(fēng)冷淬火但鋁合金含量高，生產(chǎn)制造工藝復(fù)雜，價(jià)格貴。近些年世界各國(guó)培養(yǎng)了一些合金結(jié)構(gòu)鋼的空淬微變型冷作模具鋼，鋁合金含量低，切削性能好，比較大截面的模具也可以風(fēng)冷淬硬層，淬火變型小，如美國(guó)ASTM A681里的規(guī)范鋼材型號(hào)A4（Mn2CrMo）、A6（7Mn2CrMo），日本大同市特殊鋼材企業(yè)的G04鋼，日立金屬公司的ACD37鋼[7]。
但是這種鋼因?yàn)榍邢餍阅芨?，還可以在淬火制冷不那時(shí)候，退炎情況強(qiáng)度較高，影響到切削加工性能。在我國(guó)自身研制出Cr2MnMoWVS鋼，既具有出色的切削性能，直徑約100mm的產(chǎn)品能夠風(fēng)冷淬透，淬火變型小，一般徑向<0.09%，軸向<0.15%。可以適應(yīng)制做高精密冷作模具具的規(guī)定；又與此同時(shí)具有較好的切削加工性，當(dāng)硬度大達(dá)HRC 30-40時(shí)，仍可以用一般高速鋼刀具順利的開展磨削加工，因此也可作為預(yù)硬型精航天局塑膠模具鋼應(yīng)用[5]。
2.2.3 低碳環(huán)保彈簧鋼和基礎(chǔ)鋼
彈簧鋼具備出色的耐磨性和紅硬性，也經(jīng)常會(huì)用于制造超耐磨、使用期長(zhǎng)的冷作模具，可是通用性彈簧鋼的柔韌性較弱，當(dāng)用于制造成沖擊負(fù)荷相對(duì)較高的冷作模具時(shí)，可能產(chǎn)生崩刃、斷裂等事故，便模具早期失效，為了適應(yīng)冷作模具的需求，世界各國(guó)培養(yǎng)了延展性相對(duì)較高的低碳環(huán)保快速成鋼和基礎(chǔ)鋼。
低碳環(huán)保高熱軋帶鋼是把通用性彈簧鋼的碳含量降到0.5-0.6%，降低彈簧鋼的一次滲碳體總數(shù)，便滲碳體細(xì)微、勻稱，以提升鋼的延展性，代表性鋼材型號(hào)如美國(guó)ASTM A681里的H26（5W18Cr4V）、H42（6W6Mo5Cr4V2）與我國(guó)的6W6Mo5Cr4V等。
基材鋼的成分是依據(jù)彈簧鋼淬火后基材組織成分為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，因此基材鋼淬火后產(chǎn)能過剩滲碳體總數(shù)越來越少，并且細(xì)微、并且細(xì)微、勻稱、鋼的延展性獲得進(jìn)一步改善，象征性鋼材型號(hào)如美國(guó)VASCO企業(yè)的VASCO鋼（5Cr4W3Mo2V）[7]，日本日立金屬公司的YXR3、YXR4，大同市特殊鋼材企業(yè)的MH85鋼及其我們國(guó)家的6Cr4W3Mo2VNb等。
以上兩大類鋼盡管延展性昨到一定程度的提升，但隨著滲碳體數(shù)量降低，其耐磨性和紅硬性也有所下降，多用于制造沖擊負(fù)荷比較大的冷沖模、冷擠壓和擠壓加工模具。
2.2.4 高耐磨、高耐磨性能冷作模具鋼
高合金Cr12型冷作模具鋼和彈簧鋼的耐磨性能非常好但延展性較弱，低碳環(huán)保彈簧鋼和基材鋼的延展性優(yōu)化了，可是耐磨性能又明顯下降，為適應(yīng)既要求嚴(yán)格耐磨性能，又具有一定韌性的冷作模具的需求，近20年以來世界各國(guó)培養(yǎng)了一些與此同時(shí)具有較強(qiáng)的耐磨性和韌性的冷作模具鋼，如70時(shí)代國(guó)外VASCO企業(yè)研發(fā)的VASCO Die（8Cr8Mo2V2Si）、VASCO Wear（Cr8Mo2V2WSi）[8]，80時(shí)代日本日立金屬公司的SLD8，大同市特殊鋼材企業(yè)的DC53，在我國(guó)研制出LD（7Cr7Mo2VSi）鋼、GM鋼（9Cr6W3Mo2V2）等都是屬于這類鋼[5、8]。
這類鋼的碳、鉻含量小于Cr12型高合金冷作模具鋼，復(fù)加了Mo、W、V、Si、Ti等經(jīng)典，滲碳體細(xì)微勻稱（平均尺寸Cr12槽鋼滲碳體的1/3上下），滲碳體構(gòu)成中MC和M6C滲碳體比較多，在淬火強(qiáng)度相同的情況下，其斷裂韌性、抗拉強(qiáng)度、疲蘇強(qiáng)度紅硬性都好于高合金Cr12型冷作模具鋼。三類鋼的物理性能比照如表1[9]。
表1 GM鋼與W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV鋼的物理性能比照
鋼材型號(hào)
熱處理方法
抗拉強(qiáng)度/MPa
撓度值/mm
斷裂韌性/J?cm-2
U型空缺
HRC
GM
1080℃淬油
540℃回火2次
4808
4.80
28.1
65.4
W6Mo5Cr4V2
1190℃淬油
560℃回火3次
3210
2.14
19.6
66.5
Cr12MoV
1040℃淬油
200℃回火
2775
3.30
27.4
62.3
這類鋼用以規(guī)定耐磨性能高又受比較高沖擊負(fù)荷的使用期長(zhǎng)磨具如冷擠壓、冷沖、冷擠壓模具，取得了較好的使用體驗(yàn)。未來有可能在很大范圍之內(nèi)逐漸替代通用性高合金Cr12型模具鋼材。
2.2.5 粉未冶金高合金冷作模具鋼
在金屬粉生產(chǎn)中，因?yàn)樽鲮F化的細(xì)微鋼滴凝結(jié)速度特別快，因此在高碳鋼高合金鋼中產(chǎn)生的碳化物十分細(xì)微（一般碳化物的顆粒尺寸≤1-2μm），這便顯著改進(jìn)了高合金工模具鋼的部門特性，包犄延展性、等抗逆性和工藝性能。此外還能夠制造出基本加工工藝無法制造的更高一些合金和碳含量的冷作模具鋼。如美國(guó)研發(fā)的高碳鋼高合金冷作模具鋼CPM10V（C 2.5%，Cr 5%，V9.75%，Mo 1.3%）、法國(guó)研發(fā)的320cRvmO13.5(C 3.2%，Cr 13%，V 5%，Mo 1.0%)等，由于這類粉末狀冷作模具鋼中含有大量高韌性的MC型碳化物，其耐磨性能可以和通用硬質(zhì)的合金相仿，而延展性則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硬質(zhì)的合金[5]，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ睦渥髂＞咴牧?，在我?guó)一些高等學(xué)校早已較系統(tǒng)化進(jìn)行了那一方面的試驗(yàn)研究工作中，都還沒宣布用于制造。
2.2.6 鍛造模具鋼材和可鍛性好一點(diǎn)的模具鋼材
為了能簡(jiǎn)單化模具制造工藝，減少生產(chǎn)制造周期時(shí)間，減少模具加工成本費(fèi)，海外早已選用精密鑄造工藝生產(chǎn)制造冷作模具，而且開發(fā)設(shè)計(jì)了一批使用的鍛造冷作模具鋼，國(guó)外還制定了鍛造模具鋼材規(guī)范（ASTM A597），主要包括四個(gè)冷作模具鋼鋼材型號(hào)，日本日立金屬公司提出了2個(gè)精密鑄造用冷作模具鋼鋼材型號(hào)。
這種鋼材型號(hào)的特點(diǎn)就是將一般熱處理用冷作模具鋼的化學(xué)成分里的硅含量上限提升到1-1.5%，主要是為了融入重熔工藝技術(shù)必須。
在我國(guó)一些單位也逐漸選用精密鑄造工藝生產(chǎn)制造冷作模具毛胚，但還沒有融入精密鑄造加工工藝用冷作模具鋼鋼材型號(hào)。如東風(fēng)汽車公司沖壓模具廠采用ZG7CrSiMnMoV鋼選用實(shí)型鍛造工藝制造出汔車覆蓋件沖壓模具的刀口模具導(dǎo)柱模，取得了較好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展益和使用體驗(yàn)[10]。
針對(duì)失靈的冷作模具的刀口或其它是鐵損壞部分采用堆焊修復(fù)，是一種省時(shí)、少料、減少生產(chǎn)制造周期生產(chǎn)工藝，海外早已探討了可鍛性好一點(diǎn)的冷作模具鋼，明確提出較為成熟的噴焊材料及焊接方法。
在我國(guó)東風(fēng)汽車公司等有關(guān)單位已對(duì)7CrSiMnMoV鋼的覆蓋件刀口磨具開展堆焊修復(fù)，效果較好。
3 冷作模具鋼型號(hào)的發(fā)展趨勢(shì)
在模具加工成本費(fèi)中，原材料花費(fèi)一般僅占10-20%，生產(chǎn)加工花費(fèi)則占成本費(fèi)里的絕大多數(shù)，因而為降低模具原材料成本，提高工作效率，降低加工的剩余量，減少模具加工周期時(shí)間，國(guó)內(nèi)外的模具鋼材生產(chǎn)部都是在盡可能給予貼近模具零件終規(guī)格的原材料，向多元化、精飼料化、產(chǎn)品化方向發(fā)展。
3.1 鋼材規(guī)格多元化
絕大部分的冷作模具如沖壓模具、下料模、裁切模都是通過幾片偏平形構(gòu)件所組成的，模具制造廠為了方便生產(chǎn)制造，期待煉鋼廠立即給予高精度鍍鋅扁鋼和板才，近些年海外模具鋼材生產(chǎn)過程中鍍鋅扁鋼和板才占有的的市場(chǎng)份額提高迅速，如日本1975年合金合金鋼的熱軋鋼材中鍍鋅扁鋼和板才總和僅占16%，到1997年二者總和占總產(chǎn)量的34%之上。在其中鍍鋅扁鋼的產(chǎn)量增強(qiáng)了4.6倍[11、12]，如表2。
表2 日本1975和1997年合金合金鋼熱處理鋼材分類生產(chǎn)量表/t
本年度
棒料>Φ100mm
棒料Φ100-50mm
棒料<Φ50mm
鍍鋅扁鋼
管件
線纜
中板
金屬薄板
熱軋帶鋼
總計(jì)
1975
11390
6706
9103
6860
201
942
1300
959
12757
50218
1997
31753
14364
14063
38138
681
6745
4841
865
15276
126726
在某些的合金合金鋼標(biāo)準(zhǔn)下門正熱軋扁鋼、煅造鍍鋅扁鋼和中板的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各自進(jìn)行了很仔細(xì)的相關(guān)規(guī)定。
3.2 精飼料化
海外煉鋼廠很多給予通過各種各樣機(jī)械加工制造基本上沒有氧化層和脫碳層的精飼料，在比較發(fā)達(dá)對(duì)應(yīng)的模具鋼材標(biāo)準(zhǔn)下有些也分別對(duì)粗銑削棒料、冷拔棒料、無意切削棒料、冷拉方鋼、鍍鋅扁鋼技術(shù)要求進(jìn)行了實(shí)際的相關(guān)規(guī)定。
ASTM還門出臺(tái)了通過機(jī)械加工制造的合金專用工具鍍鋅扁鋼及方鋼質(zhì)門規(guī)范ASTM A685，對(duì)200各種規(guī)格型號(hào)通過機(jī)械加工制造的模具鋼材方鍍鋅扁鋼的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了詳細(xì)的要求。海外有些模具鋼材生產(chǎn)廠家供貨精飼料比例已經(jīng)達(dá)到了60%上下。
3.3 產(chǎn)品化
海外一些主要產(chǎn)品工模具鋼的公司積極開展新產(chǎn)品的精加工，大批量生產(chǎn)制造通過深度加工乃至淬回火處理高精密模塊和產(chǎn)品，如日本大同市特殊鋼材公司門建立了精密機(jī)械制造子公司（大同市PDM企業(yè)），可以提供10種冷作模具鋼鋼材型號(hào)近1000種規(guī)格型號(hào)通過深度加工或淬回火精加工狀態(tài)下的模塊和多種多樣型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)件。
模具制造廠可以根據(jù)實(shí)際情況購(gòu)買所需要的模塊和模胚，只對(duì)刀口或凹模一部分再加工之后就可以拼裝供貨。因此模具制造廠的制造周期時(shí)間比較短，生產(chǎn)制造效率高，還可以更好的促進(jìn)模具規(guī)范化、通用化，設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)流程的CAD/CAM化，此外因?yàn)槟K和模胚全是集中化、大批制造出來的，因此產(chǎn)品成本低。冶金行業(yè)產(chǎn)品附加值和收益還可以逐步提高。
4 冷作模具鋼質(zhì)量與性能的提升
4.1 提升模具鋼的純凈度
減少冷作模具鋼有危害雜質(zhì)含量，提升鋼的純凈度，是改善冷作模具鋼性能的有力舉措，國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵模具鋼生產(chǎn)廠家都各自選用各種各樣精練加工工藝以生產(chǎn)高純凈度的冷作模具鋼，分別對(duì)鋼中有害雜質(zhì)含量，明確了比相關(guān)規(guī)范更為嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
如日本日立金屬公司要求其冷作模具鋼硫含量的上限為0.01%。日本山陽(yáng)特殊鋼材公司制度其高純模具鋼的氧含量低于10-5，硫含量≤0.005%。
4.2 改進(jìn)鋼的勻稱度和等抗逆性
選用一般工藝生產(chǎn)的冷作模具鋼均勻度、等抗逆性差，近20年以來各主要模具鋼生產(chǎn)廠家都勤奮選用電渣重熔和多方位變形加溫工工藝改進(jìn)冷作模具鋼材的均勻度和等抗逆性。
中國(guó)由于受到裝備等環(huán)境的影響，絕大多數(shù)冷作模具鋼還只有選用一般工藝生產(chǎn)，當(dāng)客戶生產(chǎn)制造高性能的壓鑄模具時(shí)，通常是特冶金廠供給的建筑鋼材然后再進(jìn)行不斷鐓粗拔長(zhǎng)改鍛、改進(jìn)其均勻度和等抗逆性，以適應(yīng)模具規(guī)定，自然那樣做也不太社會(huì)經(jīng)濟(jì)。
5 冷作模具鋼生產(chǎn)工藝流程和機(jī)械裝配的高速發(fā)展
5.1 冶煉廠工藝武器裝備發(fā)展趨勢(shì)
為適應(yīng)模具鋼多種產(chǎn)品、小批量的特征，世界各國(guó)大多采用出鋼量是10-40t的中小企業(yè)中頻爐冶煉廠冷作模具鋼。為了保證鋼的純凈度并且對(duì)成分和澆筑環(huán)境溫度開展調(diào)整，大多采用各種各樣對(duì)應(yīng)的爐外精煉和真空處理生產(chǎn)工藝。針對(duì)要求比較高的模具鋼則采用電渣重熔加工工藝以進(jìn)一步改善其純凈度、均勻度、等抗逆性和致密性。為了保證電渣重熔工藝技術(shù)生產(chǎn)率和收得率，海外有些企業(yè)研發(fā)了電渣煉鋼設(shè)備，在電渣爐上配置持續(xù)抽錠、澆鑄斷開和提升裝置，能提高設(shè)備使用率、收得率、減少能耗，效果比較好[13]。
因?yàn)槔渥髂＞咪摰奶卣?，現(xiàn)階段大多數(shù)選用澆鑄工藝生產(chǎn)，海外現(xiàn)在開始選用連鑄工藝生產(chǎn)制造合金結(jié)構(gòu)鋼冷作模具鋼連鑄坯和用軋鋼法生產(chǎn)制造高合金冷作模具鋼電渣重熔用電量，對(duì)高合金冷作模具鋼鑄坯生產(chǎn)則處于實(shí)驗(yàn)時(shí)期。充分考慮冷作模具鋼大橫截面材比較多，為了確保一定的鑄造比，好選用大橫截面立柱式連鑄。
5.2 煅造和冷軋
為提升冷作模具鋼的均勻度和等抗逆性，海外特鋼公司大多采用多方位煅造和多方位軋制工藝生產(chǎn)制造冷作模具鋼，為了保證鋼材的加工精度和出成率，對(duì)于橫截面冷作模具鋼大多采用快鍛液壓機(jī)和精鍛機(jī)生產(chǎn)制造高精密鍛材，針對(duì)中小型橫截面冷作模具鋼建筑鋼材，則采用在連軋機(jī)后配置高精密定徑機(jī)組生產(chǎn)制造多規(guī)格型號(hào)的高精度軋板。
為了適應(yīng)多種多樣規(guī)格型號(hào)、小批量生產(chǎn)的冷作模具的鍍鋅扁鋼生產(chǎn)，世界各國(guó)有多家磨具生產(chǎn)廠家近些年依次配置了使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的平方米安排的可逆性式連軋機(jī)組，生產(chǎn)制造高精度模具鋼鍍鋅扁鋼、方鋼管。
為了減少加熱時(shí)鋼材的滲碳，海外有些企業(yè)對(duì)冷作模具鋼熱扎鋼材高溫環(huán)節(jié)加溫選用感應(yīng)迅速加溫技術(shù)性。
5.3 鋼材的熱處理工藝
海外冶金廠普遍地選用大中型、回轉(zhuǎn)式可控氣氛熱處理工藝開展模具鋼的熱處理工藝，一般多選用能控制碳勢(shì)的吸熱反應(yīng)式可控氣氛或N2加富化氛圍，選用氧探頭或紅外感應(yīng)器利用計(jì)算機(jī)開展?fàn)t膛內(nèi)氛圍碳勢(shì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使?fàn)t膛內(nèi)氛圍的碳勢(shì)與本條件下熱處理工藝的鋼的成分相態(tài)，以確保處理建筑鋼材即不滲碳、都不滲氮，并且能夠?qū)p度滲碳的建筑鋼材開展復(fù)碳。
近20年以來，熱處理加工技術(shù)以及裝備發(fā)展迅速，世界各國(guó)早已普遍地用以冷作模具和制品淬、回火處理。海外有些磨具生產(chǎn)廠家早已選用大型室式或井式爐真空熱處理爐開展模具鋼棒料和盤圓的熱處理工藝，因?yàn)闊崽幚砑庸ぬ幚斫ㄖ摬暮土慵男詢r(jià)比高，原料耗費(fèi)少，還很容易操縱，已經(jīng)漸漸獲得廣泛應(yīng)用。
5.4 冷作模具鋼的精加工
為增加鋼材的增加值和經(jīng)濟(jì)效益，海外關(guān)鍵模具鋼生產(chǎn)廠家都配備機(jī)器設(shè)備健全、技術(shù)領(lǐng)先的精飼料、產(chǎn)品加工廠，乃至門創(chuàng)立精密機(jī)械制造企業(yè)，各自配置了率的無意去皮數(shù)控車床、外圓磨床、回轉(zhuǎn)式冷拔機(jī)、盤料刮皮機(jī)、輥銑機(jī)、倒角機(jī)、高精密校直機(jī)、數(shù)控機(jī)床、精密數(shù)控機(jī)床、電加工機(jī)床、可控氣氛及真空泵淬淬火設(shè)備和無損檢測(cè)設(shè)備，以很多供貨高質(zhì)量冷作模具鋼精飼料和通過深度加工或淬回火處理的控制模塊、模胚以及各種模具配件。通過上述的機(jī)械裝配產(chǎn)生從冶煉廠到生產(chǎn)精加工得比較完整的技術(shù)領(lǐng)先的模具鋼生產(chǎn)流水線，以提升企業(yè)的市場(chǎng)動(dòng)向適應(yīng)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
6 對(duì)國(guó)內(nèi)冷作模具鋼持續(xù)發(fā)展的提議
在我國(guó)冷作模具鋼的生產(chǎn)工藝在長(zhǎng)達(dá)30年以來獲得了非常大的進(jìn)展，冷作模具鋼的產(chǎn)量已居的前端，絕大多數(shù)國(guó)內(nèi)外的規(guī)范鋼材型號(hào)和研究與開發(fā)里的鋼材型號(hào)，在我國(guó)早已組織開展了生產(chǎn)與研發(fā)工作中，特別是近10很多年根據(jù)科委和冶金工業(yè)部組織“六五”“七五”關(guān)鍵科技創(chuàng)新項(xiàng)目工作中對(duì)引進(jìn)通用性高合金冷作模具鋼Cr12Mo1V1(D2)，展開了較為全面的科學(xué)研究研發(fā)工作中，研發(fā)的D2建筑鋼材的品質(zhì)早已大部分做到進(jìn)口鋼材的實(shí)體水準(zhǔn)，這不僅為高品質(zhì)D2鋼建筑鋼材生產(chǎn)獲得了工作經(jīng)驗(yàn)，并且是別的冷作模具鋼的品質(zhì)追上先進(jìn)水平也積累了經(jīng)驗(yàn)并強(qiáng)調(diào)了方位。
但是由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較晚，在我國(guó)冷作模具鋼在種類、規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)工藝、機(jī)械裝配各種材料運(yùn)用等方面都存有比較多的難題，具體表現(xiàn)有以下幾個(gè)難題。
（1）種類規(guī)格型號(hào)不完整
國(guó)內(nèi)冷作模具鋼建筑鋼材中，90%以上就是黑皮膚圓棒料、扁材、板才、精飼料和產(chǎn)品非常少，模具制造廠迫不得已選用隨意電液錘把園鋼改鍛成鍍鋅扁鋼、板材，加工的剩余量非常大，成才幾率很小，生產(chǎn)制造效率不高，生產(chǎn)制造時(shí)間長(zhǎng)，造成極大的消耗。
（2）生產(chǎn)工藝流程和裝備落伍
近20年以來盡管一部分獨(dú)特?zé)掍搹S各自配套設(shè)施了一些精煉設(shè)備，快鍛液壓機(jī)，精鍛機(jī)和高精度煉鋼設(shè)備及其可控氣氛熱處理電爐，但也不配套設(shè)施，不可以產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)先的相對(duì)完善的生產(chǎn)線，尤其是后側(cè)工藝流程如熱處理電爐、精加工和檢測(cè)方式落伍，模具鋼的生產(chǎn)率、產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品和種類和加工精度與優(yōu)秀較為還存在較大的差別。
（3）鋼材牌號(hào)系列產(chǎn)品不全面，應(yīng)用不科學(xué)
上覺得性能比較好的Cr5Mo1V(A2)鋼和Cr12Mo1V1(D2)鋼，雖已納入標(biāo)準(zhǔn)，但生產(chǎn)與需求量都不大，目前我國(guó)廣泛使用的仍然是Cr12、Cr12MoV、CrWMn三個(gè)老鋼材型號(hào)。
一些新研制出鋼材型號(hào)如7CrSiMnMoV火苗熱處理模具鋼和幾類超耐磨、高耐磨冷作模具鋼等，都要提升進(jìn)一步的科學(xué)研究研發(fā)工作中，爭(zhēng)得比較大區(qū)域范圍全面推廣，逐漸納入標(biāo)準(zhǔn)。
（4）并沒有業(yè)化生產(chǎn)
在我國(guó)冷作模具鋼生產(chǎn)分散在10好幾家獨(dú)特?zé)掍搹S生產(chǎn)制造，生產(chǎn)量大一點(diǎn)的但是年產(chǎn)量萬t上下，生產(chǎn)量小一點(diǎn)僅有好幾百t。所以并沒有一條較完整的模具鋼生產(chǎn)流水線和產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)業(yè)基地。
（5）營(yíng)銷渠道受阻，不可以推行按質(zhì)論價(jià)
在我國(guó)冷作模具鋼銷售渠道很散，尤其是近年來，因?yàn)殇摬呐l(fā)市場(chǎng)供大于求，有些出入口模具價(jià)格只求價(jià)格行情的1/3到1/4。因?yàn)椴荒芎芎玫膶?shí)行按質(zhì)論價(jià)，還會(huì)影響高品質(zhì)模具鋼材的生產(chǎn)制造。
鑒于以上狀況，對(duì)以后在我國(guó)模具鋼的生產(chǎn)工藝明確提出一些建議。
6.1 擴(kuò)張冷作模具鋼的品、規(guī)格型號(hào)
充分運(yùn)用原有機(jī)器設(shè)備尤其是多套購(gòu)買設(shè)備能力，大力推廣冷作模具的鍍鋅扁鋼、木材的生產(chǎn)制造，使鍍鋅扁鋼和厚鋼板在冷作模具鋼鋼材產(chǎn)量中占有30-40%。
擴(kuò)張精飼料生產(chǎn)，根據(jù)需求發(fā)揮特長(zhǎng)給予去皮建筑鋼材、冷拉建筑鋼材、銀亮建筑鋼材生產(chǎn)，逐漸進(jìn)行通過機(jī)械加工和淬淬火的冷作模具鋼模塊和制品生產(chǎn)制造，提升產(chǎn)品附加值，更好地服務(wù)于模具工業(yè)服務(wù)項(xiàng)目。
6.2 健全鋼材牌號(hào)系列產(chǎn)品，規(guī)范使用建筑鋼材
依據(jù)模具工業(yè)發(fā)展的需求，不斷健全鋼材牌號(hào)系列產(chǎn)品，全面推廣性能比較好的通用性冷作模具鋼如Cr5Mo1V、Cr12Mo1V1等；積進(jìn)行一些特殊功能冷作模具鋼的探索、研發(fā)生產(chǎn)與全面推廣工作中，隨之進(jìn)行對(duì)模具鋼的耐磨性和強(qiáng)韌性原理及磨具失效機(jī)理的較深入研究工作中，用于具體指導(dǎo)材料研究，并隨之軟件開發(fā)測(cè)試方法和檢測(cè)技術(shù)。
6.3 完工幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)先的模具鋼生產(chǎn)流水線
應(yīng)選用基本比較好的公司，推行冷作模具鋼的業(yè)化生產(chǎn)，配置好融入模具鋼制造的爐外精煉、電渣重熔、粉未冶金、鍛壓、精扎、可控氣氛熱處理工藝、精加工和在線檢測(cè)技術(shù)武器裝備，并配有科學(xué)研究研發(fā)產(chǎn)業(yè)基地進(jìn)行科學(xué)研究，培育人才，在全國(guó)各地完工兩、三條技術(shù)領(lǐng)先的模具鋼生產(chǎn)流水線，采用新型生產(chǎn)工藝、機(jī)械裝配生產(chǎn)制造高純凈度、高抗逆性、種類規(guī)格齊全的高精度模具鋼鋼材的產(chǎn)品，使模具鋼生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品品質(zhì)快速做到先進(jìn)水平。
6.4 提升橫向的協(xié)調(diào)工作工作中
模具鋼生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品水平的提升是一個(gè)綜合性難題，除開冶金工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門之外，還要模具加工工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械設(shè)備、電子器件、輕工業(yè)使用單位的沖壓模具單位及其鋼材的商品流通銷售管理系統(tǒng)等環(huán)節(jié)共同奮斗，才能獲得較為理想的效果。提議金屬材料懂得、模具工業(yè)研究會(huì)、機(jī)械工程學(xué)會(huì)與冶金工業(yè)、磨具、機(jī)械自動(dòng)化輕工業(yè)使用單位、化學(xué)物質(zhì)管理與商品流通單位團(tuán)結(jié)起來，共同奮斗，較地及時(shí)處理模具鋼生產(chǎn)制造、應(yīng)用與銷售里出現(xiàn)的各種問題。
6.5 大力開拓冷作模具鋼的行業(yè)
在我國(guó)是鋁合金資源與人力資源管理非常豐富的，模具鋼在海外尤其是東南亞國(guó)家有非常大的銷售市場(chǎng)，依據(jù)日本大藏省的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，日本在1997年出入口合金結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼材32574t，約為其總產(chǎn)量的26%，創(chuàng)利7795萬美金；在其中向東南亞國(guó)家出入口即達(dá)29537t，占產(chǎn)銷量的90%[14]。而市場(chǎng)模具鋼價(jià)格對(duì)比國(guó)內(nèi)價(jià)格高些3-5倍。
因而，充分運(yùn)用在我國(guó)區(qū)位優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮特長(zhǎng)生產(chǎn)制造高質(zhì)量磨具金鋼建筑鋼材和產(chǎn)品，團(tuán)結(jié)起來?yè)屨际袌?chǎng)尤其是東南亞市場(chǎng)，變網(wǎng)絡(luò)資源出入口為模具鋼及其制品出入口，為更多的創(chuàng)利，為企業(yè)發(fā)展?fàn)幍酶呓?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也一定是日后的一個(gè)努力目標(biāo)。
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