文/秦珂·中國模具工業(yè)協(xié)會副秘書長

模具鋼材的發(fā)展及其標準化將有力支撐模具產(chǎn)業(yè)的進步

文/秦珂·中國模具工業(yè)協(xié)會副秘書長

模具材料是模具工業(yè)最重要的技術(shù)和原材料基礎(chǔ)。在世界經(jīng)濟發(fā)展、制造業(yè)基地向中國轉(zhuǎn)移、制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的大背景下，中國模具在國際上有很好的性價比，在國際零部件制造全球采購中具有極大優(yōu)勢。模具制造國際化發(fā)展戰(zhàn)略，提升了中國模具工業(yè)在國際上的地位，使其在世界模具制造業(yè)中所占的比例越來越高，總量僅次于美國居世界第二位，超過德國、日本，已經(jīng)成為名副其實的模具制造大國。然而，我國模具工業(yè)就其總體水平來說，要比工業(yè)發(fā)達國家落后15年左右。

我國模具行業(yè)現(xiàn)狀

隨著我國模具工業(yè)的快速發(fā)展，其總量已進入模具生產(chǎn)大國之列，全國模具生產(chǎn)企業(yè)達3萬家，從業(yè)人員接近100萬人。進入新世紀以來，我國模具銷售額以年平均20％左右的速度增長，2010年模具銷售額已達1120億元，我國模具整體實力進一步加強。

2000～2010年中國模具銷售額情況和進出口情況分別見圖1、2。2010年的模具出口再攀高峰，據(jù)海關(guān)統(tǒng)計共進口模具20.62億美元，出口21.96億美元，進出口數(shù)額趨于平衡并首次實現(xiàn)外貿(mào)順差。出口模具約占模具總銷售額的13.3％，在國際零部件制造全球采購中具有極大的優(yōu)勢，其中廣東省模具進口4.78億美元，進口占總量的23.19％，出口8.76億美元，占總量的39.9％，模具進口五年來基本維持在總量的20％，出口占總量的40％。按出口貨源地排名順序，出口模具最多的省市中廣東、浙江、江蘇分列第一、二、三位，占出口總額的71.59％，這顯示珠三角、長三角地區(qū)模具制造業(yè)的水平繼續(xù)領(lǐng)跑全行業(yè)。以上數(shù)據(jù)說明，近兩年來中國的模具制造技術(shù)水平有了很大的提高，相當一部分模具制造企業(yè)在數(shù)量和質(zhì)量上均在國內(nèi)處于行業(yè)領(lǐng)先地位，生產(chǎn)水平有些已接近或達到國際水平。

根據(jù)圖2中的中國模具進出口分析，我們發(fā)現(xiàn)中國模具進出口由1～10億美元用了7年時間，由10～20億美元僅用了4年時間，在連續(xù)六年進口20億美元的同時，出口量年年大幅增加，并在2010年首次實現(xiàn)了外貿(mào)順差。

我國模具行業(yè)經(jīng)濟技術(shù)運行特點與待突破的關(guān)鍵共性技術(shù)

我國模具行業(yè)經(jīng)濟技術(shù)運行主要特點，包括以下幾方面：

⑴結(jié)構(gòu)調(diào)整取得一定成效，行業(yè)總體水平提高較快。

⑵聚集式生產(chǎn)進一步發(fā)展，生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)得到加強。

⑶模具市場得到進一步開拓發(fā)展，新的增長點已備受矚目，出口穩(wěn)步增長。

圖12000～2010年中國模具銷售額情況

圖22000～2010年中國模具進出口情況

⑷模具企業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展走勢十分明顯。

⑸新興市場成為模具產(chǎn)業(yè)新的增長點，模具全面為制造業(yè)提供成形裝備。

⑹模具產(chǎn)業(yè)升級使得高檔模具的內(nèi)涵更加豐富，因為不僅僅是一類產(chǎn)品，還是產(chǎn)品零部件成形解決方案的成套服務(wù)。此外，智能模具將為高端制造業(yè)提供有力支撐。

⑺努力創(chuàng)造融資新渠道，加快技術(shù)改造和新產(chǎn)品試制生產(chǎn)步伐。

⑻未來模具產(chǎn)業(yè)向“五化”和“兩化”方向發(fā)展，即技術(shù)上向標準化、自動化、專業(yè)化、精細化、信息化，產(chǎn)業(yè)上向高端化、差異化方向發(fā)展。

其中，智能模具作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)智能制造裝備的一部分，是具有感知、分析、決策和控制功能的制造裝備。具有傳感、溫控功能的沖壓模具與單點、多點金屬板料智能成形技術(shù)，具有溫控功能、注塑參數(shù)及模內(nèi)流動狀態(tài)等智能控制手段制造的注塑模具等，都由于其具有感知、分析、決策和控制功能而被廣泛關(guān)注。

現(xiàn)代模具需要突破的關(guān)鍵共性技術(shù)和重大裝備，包括：金屬與非金屬材料的復(fù)合成形、精密超精密成形、特殊成形及智能成形工藝與技術(shù)研究；智能模具設(shè)計與制造新方法、新工藝及關(guān)鍵技術(shù)研究；智能模具對柔性生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)和智能制造的適應(yīng)性研究；智能模具柔性加工和標準化、自動化生產(chǎn)技術(shù)的研究與開發(fā)；提高智能模具的可靠性和使用壽命的研究；智能模具超精加工、特種加工和細微加工技術(shù)的研究及推廣；智能模具制造在線檢測技術(shù)，設(shè)計、加工、測量一體化技術(shù)和數(shù)字化高新技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用研究；折彎工藝及折彎回彈補償和智能折彎裝備制造技術(shù)的研發(fā)；模具制造關(guān)鍵數(shù)控機床、模具電火花智能制造裝備和模具自動化生產(chǎn)線的研制；新型高等級子午線輪胎模具及其硫化成形的一體機和相關(guān)智能專用設(shè)備的研發(fā)；高性能熱流道元件及系統(tǒng)、高精度傳感器及感知反饋控制系統(tǒng)、在線測量設(shè)備及智能自動化反饋與控制系統(tǒng)技術(shù)和有關(guān)裝置及設(shè)備的研制；在建立標準化數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上推進標準化制造，推進標準化流程生產(chǎn)方式，進而實現(xiàn)由模具工到模具工程師的轉(zhuǎn)變。

模具鋼行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

具備高效率、低成本、節(jié)材和產(chǎn)品質(zhì)優(yōu)等特點的模具成形工藝，越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝和其他加工成形工藝，如溫拔、冷拔、精沖、冷彎、冷擠壓、熱擠壓、壓鑄等金屬成形工藝，還有注塑、吸塑、吹塑、橡膠熱塑、熱固成形等非金屬成形工藝均已得到廣泛應(yīng)用，模具成形技術(shù)的進步為模具材料得以充分應(yīng)用和發(fā)展提供了廣闊的空間和市場。

從我國制造業(yè)與消費需求的連年增長來看，我國模具制造業(yè)鋼材需求量應(yīng)以20％的速度增長，但實際上我國模具用鋼產(chǎn)量增長不明顯，2010年模具鋼產(chǎn)量應(yīng)在100萬噸水平。隨著我國模具制造業(yè)對高檔模具用鋼進口量的不斷攀升，預(yù)計模具用鋼進口還將大幅度增長，特別是模具型腔部分應(yīng)用的模具鋼在短時間內(nèi)進口的格局很難改變，我國模具用鋼進口在10萬噸左右，主要來自日本、德國、瑞典、奧地利、韓國等國。

模具鋼的現(xiàn)狀

模具鋼基本以熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼三大系列為主，其他的還有特殊用途模具鋼。國內(nèi)外模具鋼的發(fā)展趨勢是，模具鋼生產(chǎn)工藝總體向高純凈度（特別是熱作模具鋼和塑料模具鋼）、高等向性（熱作模具鋼）、高韌性（冷作模具鋼）、高均勻性（塑料模具鋼）方向發(fā)展。全世界模具鋼大致年產(chǎn)量在600萬噸左右，東北特鋼、寶鋼模具鋼兩大基地占我國國產(chǎn)模具鋼市場的七成以上，生產(chǎn)的品種涵蓋所有領(lǐng)域，鋼材水平有極大的提高，模具鋼系列化已得到完善。近期，原《合金工具鋼》GB/T1299國標系列在2011年年末將其修訂為《合金工模具鋼》國家標準的修訂工作已正式啟動。

我國熱作模具鋼與國外差距較小，以H13為例，高溫勻質(zhì)處理技術(shù)和終熱處理前的碳化物細化處理技術(shù)的應(yīng)用，顯著提高了國產(chǎn)H13的質(zhì)量，已達到國外的水平，具有較強高溫性能的同時還具有較高的韌性，已成為熱作模具的首選。新鋼種中含Co的高強熱作模具鋼專用于鎂壓鑄模具，已在市場中占有一定的地位。國內(nèi)冷作模具鋼以Cr12MoV、Cr12、D2為主，撫鋼目前已能生產(chǎn)D2大截面直徑達φ700mm、探傷級別達歐洲標準的E/e級，LD批量生產(chǎn)也占有一定的市場。塑料模具鋼近年來隨著汽車、家電、IT產(chǎn)業(yè)的帶動，厚度在800～1000mm范圍的718塑料模具鋼已能滿足客戶的需要，上海大學與企業(yè)合作開發(fā)的厚度在1200mm、重達35t的塑料模具鋼截面硬度波動范圍是34～36HRC。在2010年第十三屆國際模展上，寶鋼特殊鋼公司就展示了一塊1130mm×1320mm×2620mm重達30t的718大型塑模鋼預(yù)硬化模塊。

雖然我國也有模具材料系列，但重復(fù)鋼種比較多、分類粗、批量小、質(zhì)量穩(wěn)定性差，特別是鋼材的可靠性讓模具企業(yè)在選用時存在顧慮。整體來講，我國的模具鋼在品種、規(guī)格、質(zhì)量及性能等方面和國際先進模具鋼生產(chǎn)水平還有一定差距，導(dǎo)致我國每年有相當數(shù)量的中、高檔模具特殊鋼必須從國外進口，從某種角度來說制約了國內(nèi)模具企業(yè)的發(fā)展。與國外鋼材發(fā)達國家相比，差距主要表現(xiàn)在質(zhì)量穩(wěn)定性和市場服務(wù)、經(jīng)營模式上，筆者曾到訪過奧地利、瑞典的模具鋼廠，他們的煉鋼、軋鋼設(shè)備并不比我們優(yōu)越，但冶金工藝質(zhì)量控制嚴格。還有就是在經(jīng)營模式上，其售后技術(shù)服務(wù)到位，從模具設(shè)計、加工性能測試、加工參數(shù)推薦等方面全方位支持，甚至在焊接、拋光等工藝上都會對企業(yè)進行指導(dǎo)，技術(shù)支持的力度體現(xiàn)了其品牌的價值。

模具鋼的發(fā)展趨勢

我國制造業(yè)已進入一個高速發(fā)展期。未來的5～10年，汽車、化工、電子等行業(yè)的迅速發(fā)展會帶動機械制造業(yè)的發(fā)展，而模具工業(yè)作為機械制造業(yè)零件產(chǎn)品的成形工藝裝備更是要先行發(fā)展，這必將給模具材料市場一片廣闊天地，也將給模具材料生產(chǎn)從冶煉質(zhì)量、生產(chǎn)工藝及熱處理技術(shù)帶來發(fā)展的空間。一般來講，模具用材料占模具產(chǎn)值的20％左右，但其質(zhì)量的優(yōu)劣將最直接影響模具的使用和性能。

“十二五”期間，模具行業(yè)必然會對模具材料提出更高的技術(shù)要求。模具鋼在未來的發(fā)展方向，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

⑴向精細化、高精度大型化方向發(fā)展。在熱作模具鋼方面，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型低成本、高壽命、超純凈、組織均勻的熱作模具鋼，極低的S、P含量及超細化組織，添加具有紅硬性作用的合金元素提高模具在高溫下的硬度，提高熱壓鑄模具和熱擠壓模具的使用壽命。在冷作模具鋼方面，針對汽車高強度鋼板（抗拉強度＞800MPa）冷沖壓成形的模具材料及表面處理技術(shù)工藝，開發(fā)低合金高強度、高耐磨性、高韌性的冷作模具鋼，通過降低碳含量及合金元素總量提高韌性和耐磨性。目前，市場對無變形的預(yù)硬化塑料模具鋼和大規(guī)格、大噸位模具鋼的需求不斷增加。

⑵向高純凈度（較低的雜質(zhì)元素、殘余元素和氣體含量等）、高等向性（更好的縱橫向性能比）、超細化組織、長壽命方向發(fā)展，對模具使用壽命的要求越來越高。

⑶向制品化方向發(fā)展，盡可能縮短模具加工周期。要求模具鋼的生產(chǎn)企業(yè)能提供經(jīng)過機加工或熱處理的模具鋼。

⑷向模具鋼系列化和個性化方向發(fā)展。隨著產(chǎn)品的不斷更新對模具鋼的性能也提出了更高要求，如工作溫度、耐腐蝕性能、切削性能、蝕刻性能、拋光性能等。模具鋼根據(jù)不同需求條件，積極采用分級控制，系列化、細分化，不斷滿足個性化的要求。

⑸超硬模具鋼的快速發(fā)展，粉末高速鋼、粉末硬質(zhì)合金鋼在高壽命模具中的應(yīng)用。日本大同特殊鋼株式會社生產(chǎn)的特殊鋼粉末高速鋼、超硬質(zhì)合金鋼，不僅大量用于冷作模具鋼而且開始在熱作模具上應(yīng)用，其技術(shù)屬世界領(lǐng)先水平。

奧地利的百祿鋼材國際有限公司誕生于1446年，全球銷售額在30億歐元左右，鋼材產(chǎn)品始終處于世界先進行列，其在奧地利的一家工廠年營業(yè)收入超6億歐元。該企業(yè)在航天領(lǐng)域（飛機起落架、火箭油箱）、汽車發(fā)動機、醫(yī)療（人工關(guān)節(jié)）、工模具領(lǐng)域擁有眾多的用戶，其主要產(chǎn)品33％為特殊鋼，32％為工模具鋼，24％為高速鋼。值得注意的是該公司30％的營業(yè)收入用于新鋼種的開發(fā)，2005年該公司就針對模具行業(yè)的需要，開發(fā)出用于CD盤模具、汽車燈罩模具的M333鏡面模具鋼、高硬度、高柔韌性的M315模具鋼，更適合于模具加工。該鋼廠為全封閉工廠，噪聲、粉塵全部實現(xiàn)無污染排放，工廠所處的小鎮(zhèn)空氣清新，是具有先進管理理念的國際模具鋼材企業(yè)。

⑹重視品牌和宣傳。日本的特殊鋼僅大同特殊鋼株式會社的特殊鋼產(chǎn)量就達200萬噸，占日本特殊鋼產(chǎn)量的10％，出口在20萬噸以上，其在中國市場的份額占全部出口的20％，由于其產(chǎn)業(yè)的高集中度，使得成本控制、產(chǎn)品性能、數(shù)量、新品研發(fā)都呈現(xiàn)良性的發(fā)展，日本特殊鋼學會掛靠在大同特殊鋼株式會社，出版《特殊鋼》雜志，發(fā)行量每期約3000份，在交流中以市場為導(dǎo)向，積極開拓，為配合在上海舉辦的中國國際模展，在展覽會期間出版《特殊鋼在中國專刊》，積極推廣其模具用特殊新鋼種。

模具材料的發(fā)展是一項長期的系統(tǒng)工程，要求研制、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)一條龍服務(wù)。目前我國模具鋼品種規(guī)格分類還較粗，硬度均勻的大規(guī)格、大尺寸模塊的供應(yīng)還有問題，模具鋼市場上80％以上是黑皮圓鋼棒料，扁鋼及預(yù)硬化處理后的模具鋼較少，大部分模具鋼仍需經(jīng)過鍛造后使用，鍛造工藝控制不嚴格，內(nèi)在質(zhì)量較差，鋼材利用率較低。雖然國內(nèi)大多數(shù)模具鋼生產(chǎn)廠家都已采用先進的冶煉設(shè)備和工藝生產(chǎn)，如爐外精練、真空脫氣、電渣重熔、精鍛精軋等方法，但與國外先進模具鋼生產(chǎn)廠家總體水平相比尚有差距，因此企業(yè)需要擴大采用先進工藝生產(chǎn)模具鋼的比重，加強新工藝、新設(shè)備的引進，改進生產(chǎn)工藝，改善管理，生產(chǎn)純凈度高、均勻性好、大規(guī)格的模具鋼。在新近召開的第六屆全國模具鋼學術(shù)會議上大家就一直表示希望幾大鋼廠成立以產(chǎn)、學、研、用結(jié)合的鋼材技術(shù)服務(wù)平臺。

“十二五”期間隨著模具制造業(yè)的發(fā)展，對模具鋼也提出了新的技術(shù)要求。不僅向多樣化、大型化、精細化和預(yù)硬化發(fā)展，還要求在研制特殊鋼方面加大力度，大力發(fā)展國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)模具材料，在已基本滿足模具行業(yè)對模具材料的需求下，同時開發(fā)研制系列化模具材料，細化模具材料產(chǎn)品同時特別要提高鋼材質(zhì)量的穩(wěn)定性。積極建立模具材料應(yīng)用服務(wù)機構(gòu)，向用戶宣傳推廣、選材服務(wù)，同時也提供模具熱處理、模具材料加工參數(shù)測試、參數(shù)推薦的增值服務(wù)，形成模具材料咨詢、選材、供應(yīng)、熱處理、應(yīng)用等綜合配套服務(wù)。

為增強制造業(yè)產(chǎn)業(yè)配套能力，提高基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)元器件研發(fā)和系統(tǒng)集成水平，在《機械基礎(chǔ)件、基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)制造工藝“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中“基礎(chǔ)材料”內(nèi)容里的模具鋼，中國模協(xié)在征求意見中加上了進口量大的“高性能模具型腔用鋼及硬質(zhì)合金材料”，具體包括高質(zhì)量高精度模具扁鋼和中厚預(yù)硬模具鋼板，高耐蝕耐磨鏡面塑模鋼，高強韌高耐磨冷作模具鋼、大型鋁（鎂）合金、壓鑄等熱作模具鋼，經(jīng)機加工和調(diào)質(zhì)處理的模塊和制品，高性能粉末冶金模具鋼等。模具材料的高品質(zhì)、小門類、品種多特點需要被關(guān)注。

產(chǎn)業(yè)模具與模具標準化時代的未來

模具標準的基本構(gòu)架是國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準，2010年全國模具標準化技術(shù)委員會現(xiàn)有歸口標準：國家標準99項，行業(yè)標準209項，涉及沖模、塑料模、壓鑄模、鍛模、塑封模、塑料擠出模、玻璃模、聚晶金剛石拉絲模具等主要模具類型，已基本形成體系。進一步推動企業(yè)標準的建設(shè)，特別是重點骨干模具企業(yè)標準的建設(shè)，在建立模具標準化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)模具生產(chǎn)制造的自動化是模具行業(yè)發(fā)展的方向。隨著產(chǎn)業(yè)模具經(jīng)營模式的日益凸顯，產(chǎn)業(yè)模具全面為制造業(yè)提供成形裝備與成形工藝解決方案的大背景下，以產(chǎn)業(yè)模具產(chǎn)品標準將對模具企業(yè)更具有指導(dǎo)意義。在數(shù)據(jù)庫建設(shè)、標準制定的前提下，企業(yè)在軟件平臺的基礎(chǔ)上二次開發(fā)適宜本企業(yè)的制造管理系統(tǒng)，隨著設(shè)備自動化、單元自動化的實現(xiàn)，在解決了夾具優(yōu)化、加工機械群組自動化、加工件的數(shù)據(jù)跟蹤，實現(xiàn)流程自動化后，排產(chǎn)自動化、裝配自動化將最終實現(xiàn)流水線生產(chǎn)模具的企業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)，模具制造進入到了標準化時代。

我國模具標準化體系包括模具基礎(chǔ)標準，模具工藝、質(zhì)量標準，模具零部件標準及與模具生產(chǎn)相關(guān)的技術(shù)標準。將模具分為十四大類，按模具分類，模具標準主要有沖壓模具標準、塑料注塑模具標準、壓鑄模具標準、鍛造模具標準、緊固件冷鐓模具標準、拉絲模具標準、冷擠壓模具標準、橡膠模具標準、玻璃制品模具、汽車沖模標準等十大類。工信部部長苗圩在“加強標準化工作為工業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供支撐和保障”的報告中指出，要圍繞新一代信息技術(shù)、兩化深度融合、節(jié)能環(huán)保、新材料等重點領(lǐng)域，突出做好各層面標準的相互銜接、協(xié)調(diào)協(xié)同，加快自主標準制定，夯實行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。模具標準以基礎(chǔ)標準及產(chǎn)業(yè)模具的產(chǎn)品標準兩大體系來體現(xiàn)，模具標準化程度的概念極為豐富，在未來以汽車、電子、家電等領(lǐng)域以信息化與工業(yè)化深度融合產(chǎn)品標準為核心的企業(yè)標準體系中，以產(chǎn)業(yè)模具為標準的企業(yè)和行業(yè)標準將會對企業(yè)發(fā)展更具有指導(dǎo)意義。

模具的配件行業(yè)，即衍生為模具標準件行業(yè)的模具零部件標準，也會在通用的基礎(chǔ)標準上具備產(chǎn)業(yè)模具的特征，如大家所熟知的塑料模具標準件、沖壓模具標準件和汽車模具標準件。廣東是我國模具制造業(yè)的領(lǐng)軍地區(qū)，云集了全世界的模具標準件、配件精英企業(yè)、產(chǎn)品，配套優(yōu)勢明顯，通過過去的比較優(yōu)勢到聚集優(yōu)勢，在做精做專的基礎(chǔ)上還要做出高效，成為各自不可復(fù)制卻高度標準化、模塊化制造的制造模式。模具配件行業(yè)，有的產(chǎn)品適宜規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)走重組做大的路。有的產(chǎn)品適宜做精做專應(yīng)走聯(lián)合的路，共同創(chuàng)立品牌，組建品牌聯(lián)盟，為品牌建立質(zhì)量標準、供貨標準、驗收標準等等，實現(xiàn)品牌價值。積極推進模具標準件、配件在模具企業(yè)中的應(yīng)用，需要模具企業(yè)、模具用戶企業(yè)與模具配件標準件企業(yè)三方合作，在市場化的前提下圍繞提高模具質(zhì)量、縮短模具制造周期的中心任務(wù)展開，實現(xiàn)模具制造由單件生產(chǎn)組織通過標準化的建設(shè)，進而向自動化生產(chǎn)的邁進，實現(xiàn)企業(yè)由技能型向技術(shù)型的轉(zhuǎn)變。