世界模具钢生产的现状和进展

世界模具钢生产的现状和进展现代工业，模具领先。模具工业水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。近年来，随着汽车和IT工业的发展，我国模具工业得到快速的发展，2005年模具销售额达610亿元，列世界第三, 模具出口达7.38亿美元，相应同比增长达25％和50.31％。但是，我国高端模具的进口达13.3亿美元，为净进口模具量较大的国家。为此，我国还仅处于模具生产大国的地位。我国要由模具生产大国向模具生产强国提升，需要不断提高模具工业水平，主要应体现在模具加工机械的现代化，模具设计的先进性和设计软件的研发，模具材料的国产化和模具钢性能的优化，模具产品结构的发展，其中的高技术含量、大型、精密、长寿命模具的生产和出口应不断增长。模具材料作为模具工业发展的重要物质基础，世界各國予以充分重视。我国模具工业的发展提供了一个很好的模具钢市场，世界制造模具钢的许多厂商都十分看中中国的市场。除了大家已熟悉的ASSAB、大同和日立等企业外，法国的Arcelor Group，Aubert & Dural，德国的Kind & Co，Edelstahl 和韩国的昌原（Chang Won Specialty Steel）都在采取果断措施进入中国。本文将对世界上生产模具钢工厂的现状和进展情况加以阐述。

1、Arcelor Group（阿赛洛集团）：

法国阿赛洛集团是世界上最大的钢材生产集团之一，该集团2006年6月16日已与俄罗斯的Severstal 集团合并成为世界上最大的钢铁企业。Industeel 钢厂是Arcelor集团的主要成员。现在有三个生产基地，分别设于法国和比利时。Creusot 的Schneider 工厂成立于1836年。该厂具有先进齐全的生产设备，拥有200T 100MVA的电炉，经VAD和VOD真空精炼，浇铸成钢锭或压铸和连铸。能生产厚度达950mm的板材，并确保均匀材质和性能稳定，生产钢材的70％用于出口。在全球市场中模具钢和工具钢板材的市场占有率2003年占22％，生产量为65000 T 。该厂生产的热作模具钢有1.2343，1.2344，1.2767和AH－61，供给的尺寸宽度≤2000mm，厚度≤300mm；冷作模具钢有1.2842，1.2510，1.2363，1.2379和Tenasteel ，其宽度与上相同，厚度≤150mm；塑料模具钢有预硬300HB 的P20 （1.2311，1.2312），1.2738和Superplast 300；预硬400HB的有1.2714和Superplast 400。供应的尺寸厚度都为≤800mm，宽度分别为≤2500mm和≤2000mm。

该厂新发展的热作模具钢，冷作模具钢和塑料模具钢有AH－61；Tenasteel和Superplast系列钢，主要分别介绍如下。

1．1AH-61优质热作钢：它是专为铝压铸模所设计，可以避免使用时的热磨损和热疲劳发生龟裂从而提高模具使用寿命。材料的化学成分列于表1，其硫磷含量为0.001％和0.008％，相应非金属夹杂物控制在极低水平，当然很好的改善了韧度和高温强度。钢材以退火态供货，均匀和细小的晶粒的显微组织使热处理后晶粒保持细小，碳化物的均匀分布和相对低的偏析。

该钢的奥氏体化温度为1020~1050℃，加热应缓慢，保温时间为1min/mm。该钢的Ac1为855℃,Ac3为935℃,Ms点为290℃。

淬火时要有足够的冷速，防止铁素体F和贝氏体B的生成，对薄小工件实行高压气淬，对大厚工件需采用油淬达到要求的硬度，并同时避免变形和开裂，注意在50~70℃区间应停止冷却。

淬火后的回火分两次进行：第一次回火在500~550℃范围，应在淬火后立即进行，到温后保持2小时；第二次根据需要硬度选定，维持2小时。

表1 AH－61和Tenasteel钢的化学成分

1.2 Tenasteel冷作模具钢：是一种新型更通用的工具钢，具有高的强度、韧度和耐磨性，并具较好的机加工和抗热氧化性。采用电炉和真空精炼技术。化学成分见表1，相应降低了C和Cr含量，另外加入Ti和Nb使碳化物细小均匀，加入MO以保持耐磨性能。钢材具有相当低的杂质含量，洁净度有所提高。

钢材的退火硬度≤255HB。它在1050℃奥氏体化后淬火冷却，经二次回火后得到的性能列于表2，相应的韧度指标接近于X160CrMoV12(相当于Cr12MoV)的两倍，刀具使用寿命可增加25％以上。淬火冷却最好是真空气淬，或在250~350℃的盐浴炉中进行，形状简单的工件才采用油淬。淬火后立即缓慢冷至－80℃，待完全均匀后缓慢加热至室温，可使残余奥氏体的量减少，硬度增加，这种冷处理可适用于简单形状工件。

表2 Tenasteel的性能改善

1.3 Superplast 400：它是一种高硬度（出厂硬度为380HB）预硬塑料模具材料，特别适用于承受高挤压力和冲击力的模具，钢材具有好的加工性能和优异的焊接性能。板材在20mm至600mm厚范围内，硬度确保于（360~400）HB内，钢材的屈服强度，抗拉强度为1150和1250MPa，延伸率＞10％。钢材的杂质含量非常低，尤其是氧，保证了高的洁净度，适合于镜面抛光。适合于制作热塑性塑料的注塑和挤压模具等。

2、Aubert & Dural（奥伯杜瓦公司）

它是世界上生产合金、锰、镍合金领导企业的Eramet（埃赫曼）冶金矿业集团的成员之一。公司能够设计、制造、加工和销售特殊钢、铝合金和钛合金等，同时与集团内的爱和高速钢公司（Erasteel）一起共同开发和生产范围广的钢种。公司拥有40~70吨电弧炉，中间包精炼炉，真空脱气设备，真空感应熔炼炉（VIM）12吨，25吨电渣重熔精炼炉（ESR），30吨真空重熔精炼炉（VAR）等熔炼设备；锻造设备主要有1200~4500吨的连续锻造机械和4500~65000吨模锻机；HIP设备（φ1200mm）；热处理设备有长200 mm至21米的淬火回火炉。能生产数kg至20吨的产品部件。

Aubert & Dural公司生产的热作模具钢，塑料模具钢，冷作模具钢和玻璃模具钢有ADC3，SMV3，SMV4，DH13，MEK4，DH13，SMV3，X13T6，XDBD，X15TN，APXV和SRV2，SANCY2，APXV，X25V，这些钢种中的ADC3和MEK4介绍如下：

2.1 ADC3：是该公司的专利钢种，也可表示成X36CrMo V5-1，出厂硬度为235HB,常用的硬度为（43~50）HRC，具有高的抗热龟裂和高韧度、高耐磨性。材料锻造温度为1000/1150℃。该钢的Ac1为840℃,Ac3为900℃。该钢的退火温度为830℃,保持后缓冷。淬火处理工艺如下：首先预热700℃，然后升温至990℃，在2~6 bar N2下快速冷却，或急速冷至280℃盐浴炉中然后空冷至室温，（两种冷却方法按工件尺寸确定）。回火操作在550℃先施行第一次回火，然后按工件要求在550~650℃间选定,进行第二次回火，适用于高要求的大型Al合金，Mg合金的压铸模具和Al合金挤压模具。模具适合进行渗氮处理，使表面达1000 HV的硬度。同时模具可以进行预热下的焊接和现场的焊接。

2.2 MEK4：相当于德国钢号1.8523,或表示成40CrMoV13-9，公开的成分为：C 0.40％，Cr

3.00％，Mo 1.00％和V 0.20％。钢材的相变点为：Ac1 795℃，Ac3 835℃。它通常在预硬条件下供货，硬度为400HB（Rm为1400N/mm2），具有良好的加工性能，它具有好的韧度、耐磨性和尺寸稳定性。可用于制造塑料模具，光蚀刻花性好，模具可进行渗氮处理，表面达800HV的硬度。

对于以退火态的供货材料，进行淬火处理工艺为:预热700℃，奥氏体化温度920℃；冷却条件为：空冷或气体加压淬火，根据零件形状可采用油冷。可适合于制作轻合金压铸模具和大型锤锻模具等。

该公司正在研究压铸用最佳热作模具钢SDC，目前未见相关资料。

3、Kind & Co公司

Kind & Co公司的Edelstahl werk（特殊钢工厂）成立于1888年，积累了百余年生产精炼工具钢的经验和不断改进及发展的生产设备，产品日益满足顾客对高品质的要求，公司专门研发和生产高级热作模具钢，塑料模具钢，不锈钢和玻璃模具钢等。工厂拥有两台电渣重熔炉（25T）和进行三维锻打的1000T，2000T锻压设备。2001年购置了欧