模具钢：工业制造的基石材料

模具钢种类繁多，根据其用途和性能特点，主要可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。

冷作模具钢主要用于在常温下对金属材料进行压力加工，如冲压、冷镦、拉拔等。这类模具钢需要具备高硬度、高耐磨性和良好的韧性，以承受高压力和冲击载荷。像常用的 Cr12MoV 钢，具有高碳、高铬的成分特点，经适当热处理后，硬度可达 60HRC 以上，耐磨性极佳，能有效延长模具的使用寿命，适用于制造各种形状复杂、精度要求高的冷作模具，如冲裁模、冷挤压模等。还有性能卓越的 8566 模具钢，采用奥地利 INTECO 气氛保护电渣重熔炉炼钢技术制造，使用硬度在 HRC55 - 60 之间，耐磨性极高。其韧性更是突出，是高速钢 SKH - 9 的 4 倍，D2 的 2 倍，在应对复杂冲压、尖角冲压、窄边冲压等苛刻工况时表现优异，同时抗崩角性良好，能解决 D2、DC53、SKH - 9 等高硬度模具钢无法解决的崩裂问题，在不锈钢冲压、厚板冲压等领域优势明显 。

热作模具钢则用于高温环境下的金属成型工艺，如压铸、热锻、热挤压等。在这些工艺中，模具要承受高温、高压以及反复的热冲击，因此热作模具钢需具备良好的热强性、热疲劳性能、抗氧化性和导热性。H13 钢是典型的热作模具钢，国内牌号为 4Cr5MoSiV1。它热处理后硬度可达 48 - 52HRC，具有高韧性，抗冲击性能优于普通工具钢。其抗热疲劳性良好，可长期在 500 - 600℃下工作，短期耐受高达 650℃，在冷热交替工况下不易开裂，非常适合快速循环生产的热流道模具，广泛应用于汽车发动机罩、电池壳体、家电外壳等厚壁或快速循环生产产品的模具制造 。

塑料模具钢用于塑料制品的成型模具，要求具有良好的切削加工性能、抛光性能、耐腐蚀性和尺寸稳定性。例如 P20 钢，国内牌号为 3Cr2Mo，是一种预硬化模具钢，出厂时已进行调质处理，预硬至 30 - 35HRC，可直接加工，无需二次热处理，硬度分布均匀，适合高精度加工。其切削性良好，适合 CNC 铣削、电火花加工等，抛光性中等，可达 #2000 - #4000 目，耐磨性中等，适合普通工程塑料，韧性较好，可承受中小型模具的冲击载荷，广泛用于制造中低复杂度、中小批量的注塑模具，适用于制造如 ABS、PP、PE、PS、PC 等普通工程塑料产品的模具 。而 718H 钢是 P20 钢的改良升级版，国产牌号为 3Cr2NiMo，通过添加镍（Ni）元素优化了纯净度、均匀性和综合性能。出厂硬度为 35 - 40HRC，硬度分布更均匀，抗变形能力更强，切削性优异，适合复杂结构的 CNC 加工和电火花加工，抛光性优于 P20，可达 #6000 - #8000 目，接近 NAK80 的镜面效果。耐磨性显著提升，适合含玻纤、矿物质填充的工程塑料，高韧性，抗疲劳性能好，适合制造高精度、长寿命的中大型注塑模具，适用于高要求工程塑料产品，如 PA（尼龙）+ 玻纤（GF）、PBT、PC/ABS、POM 等增强塑料以及透明塑料产品的模具制造 。NAK80 钢是一种预硬化镜面模具钢，出厂硬度为 40 - 42HRC，可直接加工，避免热处理变形，硬度均匀性优异，适合复杂精密模具。其抛光可达 #10000 - #15000 目，为行业顶尖水平，表面粗糙度（Ra）≤0.01μm，适合光学级透明件（如透镜、导光板）或高光泽外观件（如汽车镀铬饰条）等产品的模具制造 。

模具钢的应用领域极为广泛，几乎涵盖了所有制造业领域。

在汽车制造中，模具钢用于制造各种零部件的成型模具，如发动机缸体、缸盖的压铸模具，车身覆盖件的冲压模具，以及内饰件的注塑模具等。高质量的模具钢能够保证汽车零部件的精度和质量，提高生产效率，降低生产成本。例如，汽车发动机的压铸模具需要使用热作模具钢，以承受高温、高压的铸造环境，确保发动机缸体等部件的成型质量和尺寸精度 。

电子电器产品的外壳、零部件等多采用注塑成型工艺，这就离不开塑料模具钢。从手机、电脑的外壳，到家电产品的面板、零部件，模具钢的性能直接影响着产品的外观质量和尺寸精度。对于一些精密电子部件，如连接器、芯片封装模具等，对模具钢的精度、耐磨性和抛光性能要求极高，需要使用高性能的模具钢来保证产品质量 。

航空航天零部件的制造对模具钢的性能要求更为严苛，不仅需要具备高强度、高韧性，还需满足轻量化、耐高温等特殊要求。例如，航空发动机叶片的锻造模具需要使用热作模具钢，要求模具钢在高温下具有良好的强度和抗热疲劳性能，以确保叶片的精密成型 。

日常消费品如玩具、文具、餐具等的生产也大量使用模具钢。塑料模具钢用于制造注塑模具，生产各种塑料制品；冷作模具钢用于制造冲压模具，生产金属制品。模具钢的质量和性能决定了日常消费品的生产效率和产品质量 。

随着制造业的不断升级和发展，模具钢行业也呈现出一些新的发展趋势。

为满足高端制造业对模具高精度、长寿命、高效率的要求，模具钢将朝着高性能化方向发展。研发新型合金成分和生产工艺，提高模具钢的综合性能，如提高硬度、耐磨性、韧性、热疲劳性能等，是未来的重要发展方向。例如，河钢集团张宣科技成功冶炼开发的含钴高端压铸模具钢电极锭，在低磷压铸模具钢基础上添加钴元素，有效降低某些贵重合金含量，实现低成本生产的同时，具有更好的耐热冲击性和高温硬度，可减缓热龟裂的发生，延长模具寿命 。

不同行业、不同客户对模具钢的性能要求各不相同，定制化生产将成为模具钢行业的重要发展趋势。模具钢生产企业将根据客户的具体需求，开发个性化的模具钢产品，提供从材料设计、生产到热处理等一站式解决方案 。

在环保意识日益增强的背景下，模具钢行业也将更加注重绿色环保。采用清洁生产工艺，减少生产过程中的能源消耗和污染物排放；研发可回收利用的模具钢材料，降低对环境的影响，将是模具钢行业可持续发展的必然选择 。

模具钢作为工业制造的基石材料，在现代制造业中发挥着举足轻重的作用。随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，模具钢行业将迎来更多的发展机遇和挑战，不断创新和发展，为制造业的升级提供有力支撑。