朱 俊

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，用模具生產(chǎn)的制件具備高精度、高復(fù)雜度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗的優(yōu)點。隨著汽車、家電、機(jī)電、建材等行業(yè)迅速發(fā)展，我國模具市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)調(diào)研顯示，汽車行業(yè)90%以上的零件由模具成型，同時使用冷作、熱作、塑料模具鋼，平均每萬輛汽車消耗模具0.12噸，家電行業(yè)零件的80%靠模具成型，使用量最大的是塑料模具鋼?？紤]到以后中高端模具鋼逐步實現(xiàn)進(jìn)口替代，我國模具鋼的產(chǎn)量增速將略高于模具行業(yè)，預(yù)計今后5年國內(nèi)模具鋼產(chǎn)量年均增速將達(dá)到12%左右。

根據(jù)《模具行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，到2015年，我國模具總銷售額將達(dá)到1740億元左右，其中出口模具占15%左右，即40億美元左右；國內(nèi)市場國產(chǎn)模具自配率達(dá)到85%以上，中高檔模具的比例達(dá)到40%以上；擴(kuò)大模具標(biāo)準(zhǔn)件的品種，提高其精度，提高生產(chǎn)集中度，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率將從目前的約55%提高到2015年的65%，2020年達(dá)到70%以上。

1.模具鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和市場需求特點

模具鋼是生產(chǎn)模具的重要材料之一，在模具產(chǎn)業(yè)的推動之下，模具鋼行業(yè)的發(fā)展較為迅速，特別是塑料模具鋼、中高檔模具鋼的需求將不斷增加。隨著我國模具工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對于高檔模具用鋼進(jìn)口量不斷攀升。目前，國內(nèi)模具鋼年產(chǎn)量已達(dá)40萬噸左右，但國產(chǎn)模具鋼無論在品種還是質(zhì)量上仍難以滿足國內(nèi)模具市場的需求。

目前我國模具用鋼廣泛，除了工具鋼（碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼）外，還有軸承鋼、彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、不銹鋼等，但常用的只有20余種，用量最多的是Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、45、40Cr等。其中Cr12、Cr12MoV的應(yīng)用量大面廣，但在冶煉、鑄造、鍛造、熱處理等方面，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及高標(biāo)準(zhǔn)模具鋼的要求還無法滿足。如沖擊韌性、碳化物低偏等殘余元素控制、高質(zhì)量長壽命要求等。另外，冷作模具鋼要求在低溫條件下具備耐磨損、抗塑性交形、抗崩角、抗整件開裂、可機(jī)加工性和可磨削性等各種性能，而塑膠模具用鋼要求具有高光潔度表面、耐腐蝕、耐磨損、高熱傳導(dǎo)性、機(jī)加工性、拋光性、蝕刻性能。據(jù)國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較，國外的淬火鋼模具壽命在160萬-300萬次，國內(nèi)只有50萬-100萬次，非淬火鋼模具壽命國內(nèi)也只有國外的一半。鋼材質(zhì)量是造成這一狀況的其中原因。

2.模具鋼的市場需求特點

（1）有熱處理和機(jī)加工的要求

由于國內(nèi)新建的現(xiàn)代化模具廠主要配備孔型加工及工作面的磨削加工和勢光設(shè)備，所以要求熱作模具鋼一次熱處理和六面機(jī)加工；扁形模具鋼的圓角精度要求小于0.5mm；塑料模具加工材料因材質(zhì)較次，通常要求精加工后調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨等等。目前這些要求還難以全部滿足。

（2）對供貨時間有更高的要求

快節(jié)奏的現(xiàn)代化生產(chǎn)，要求模具制造周期很短，其中設(shè)計和備料期不超過10天，并要求同時進(jìn)行。且模具制造企業(yè)基本實施“零庫存”管理，更是對鋼廠在生產(chǎn)和供應(yīng)方面的檢驗。

（3）對模具鋼質(zhì)量和使用壽命作出保證和承諾

由于現(xiàn)代、大型、復(fù)雜、長壽命的模具加工費(fèi)用極其昂貴，因此制造商對模具鋼的質(zhì)量和使用壽命極為關(guān)注，寧愿多花錢，也要確保鋼材質(zhì)量，或者從國外進(jìn)口。

模具所用鋼材在模具工業(yè)總產(chǎn)值中占近20%，按國內(nèi)模具工業(yè)300億元年產(chǎn)值計算約60億元，數(shù)量在50萬噸左右，其中模具鋼占大部分。今后十年，電子、化工、汽車等工業(yè)的發(fā)展必然帶動基礎(chǔ)工業(yè)和模具工業(yè)的發(fā)展。因此需要模具材料的專業(yè)化生產(chǎn)、專一銷售以及模具專業(yè)化制造，也必然給模具材料從冶金質(zhì)量、市場供需平衡以及高技術(shù)制造帶來一次革命性的飛躍。

3.我國急需研制開發(fā)和應(yīng)用的新型模具鋼

近年來，國外一些著名模具鋼生產(chǎn)企業(yè)研制開發(fā)了多種模具鋼新品種，如Q90M熱作模具鋼、高強(qiáng)韌性模具鋼、DH13、DH53、火焰淬火模具鋼、粉末冶金冷作模具鋼等，這些高性能模具鋼成為當(dāng)前國際模具市場的品牌產(chǎn)品。國外特鋼企業(yè)緊跟國際模具制造業(yè)的發(fā)展趨勢，以節(jié)能、節(jié)材、縮短工模具制造周期為出發(fā)點，確立了向品種、規(guī)格多樣化、精料化和制品化方向發(fā)展的戰(zhàn)略，開發(fā)模具鋼的深加工和經(jīng)淬火回火處理。這種模塊、模板可使模具制造企業(yè)的生產(chǎn)效率大幅提高，模具制造周期進(jìn)一步縮短，從而降低制造成本，由此贏得了市場的青睞。新鋼種滿足了模具較高力學(xué)性能、特殊工藝和特殊使用性能的需求，解決了模具設(shè)計、加工、使用中的一些難題，大幅度提高了模具使用壽命，帶來了十分顯著的效益，對少切削和無切削工藝的廣泛應(yīng)用起了很大的促進(jìn)作用。

目前，我國模具工業(yè)進(jìn)人了快速發(fā)展期，通過引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，已能生產(chǎn)高質(zhì)量的模具鋼，有些鋼種的冶金質(zhì)量已達(dá)到國際先進(jìn)水平并有少量出口。但生產(chǎn)、應(yīng)用的總體水平仍然較低，新型模具鋼的用量仍較少，年用量僅相當(dāng)于模具鋼年總用量的1/40-l/50，每年約有25%的模具需從國外進(jìn)口，主要為中、高檔模具，其主要原因是國產(chǎn)合金鋼在品種、質(zhì)量、規(guī)格及性能等方面與國際先進(jìn)水平有一定的差距。以冷作模具鋼為例，目前我國只有Cr12、Cr12MoV、CrWMn鋼。國外根據(jù)冷沖壓件向高精度、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的趨勢，早已開發(fā)了高性能模具鋼，其中有二次硬化鋼OCM、DC53、Vasco、Die；火焰淬火鋼SX10570L；空淬微變形鋼A4等。

4.模具鋼材料的現(xiàn)狀及對策

國外汽車模具基本是由專業(yè)模具制造商提供，商品化率在70%以上，汽車模具標(biāo)準(zhǔn)件多達(dá)幾百種，已進(jìn)入專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化階段，有專門生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件的企業(yè)，如德國、日本模具的標(biāo)準(zhǔn)化率可達(dá)85%；日本汽車模具精度可達(dá)0.02mm，塑料模分模面的精度控制在0.01mm，德國的模具制造周期在14-20天，備料4-5天，試模2-3天；日、韓模具周期要求14天，原因是有專門的模具配件城，滑塊、頂桿、澆口套組件等均可買到。相比國內(nèi)大型模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度約為25%-30%；國內(nèi)汽車模具品牌企業(yè)的汽車模具精度在0.03mm-0.05mm，塑料模分模面配模精度在0.03mm左右；國內(nèi)配件做不到標(biāo)準(zhǔn)化，一些零件的加工精度也達(dá)不到客戶要求，這些都成為制約國內(nèi)模具發(fā)展的瓶頸，也影響了國內(nèi)模具的競爭力。

5.發(fā)展我國模具鋼應(yīng)釆取的對策

（1）提高合金工模具鋼品種、質(zhì)量和性能，尤其是模具的關(guān)鍵部位或部件大部分的多向受力。加強(qiáng)行業(yè)基礎(chǔ)理論研究，提高鋼材的等向性，改善橫向的韌性和塑性，提高工模具的使用壽命，這是近年來合金工具鋼主要的發(fā)展方向之一。模具廠可以根據(jù)需要采購標(biāo)準(zhǔn)模塊，對模具的型腔和刃部進(jìn)行精加工、組裝，使品種規(guī)格多樣化、精料化和制品化。

（2）提高合金工模具鋼的純潔度，降低合工鋼中有害雜質(zhì)的含量是改善鋼性能的有效措施。采用各種精煉工藝、生產(chǎn)高純潔度的鋼材是各鋼廠的努力方向。要研究國外先進(jìn)模具鋼品種的制造、使用水平及特殊要求，實現(xiàn)生產(chǎn)的專業(yè)化。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，也要發(fā)展非金屬制品的模具鋼，重點開發(fā)以預(yù)硬化狀態(tài)交貨的大型塑料模具扁鋼和模塊。

6.模具鋼材料的發(fā)展趨勢

我國模具鋼發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是：采用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，采用先進(jìn)的冶金方法和工藝，如爐外精煉，電渣重熔，真空處理，多向鍛軋，精鍛、精軋，生產(chǎn)純凈度的優(yōu)質(zhì)鋼材；增加生產(chǎn)高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等。通過機(jī)械加工、調(diào)質(zhì)處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產(chǎn)品。把我國豐富的合金資源及勞動力資源轉(zhuǎn)化為模具鋼產(chǎn)品優(yōu)勢，提高國際市場競爭力，擴(kuò)大出口。

發(fā)展模具鋼的品種規(guī)格，完善模具鋼材料系列，合理使用模具材料。根據(jù)模具制造業(yè)的發(fā)展需要，不斷地開發(fā)和完善模具材料系列，形成我國新的模具鋼系列。在實際生產(chǎn)中，合理使用模具材料，并且推廣應(yīng)用一些性能較好的新型模具材料。模具制造業(yè)日益向通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、高效率、短制造周期發(fā)展，為適應(yīng)這些發(fā)展的需要，作為使用最頻繁的模具材料的模具鋼也在日益向多品種、精料化、制品化的方向迅速發(fā)展。如新型扁鋼連軋機(jī)的不斷投入和寬厚板軋機(jī)的技術(shù)改造的日益完善，模具鋼的品種規(guī)格越來越多樣化。

今后我國模具鋼的發(fā)展方向是：模具日趨大型化，尤其是模具成型零件日趨大型化，為提高生產(chǎn)效率，一模多腔的大型模塊鋼需求將逐年增加。模具的精度越來越高，要求鋼材質(zhì)量好、尺寸精度高、穩(wěn)定性好。塑料模具鋼、壓鑄模具鋼及中高檔模具鋼的需求量不斷增加，低檔模具鋼將過剩。隨著模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用的日益廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度的提高，對模具鋼產(chǎn)品質(zhì)量、品種規(guī)格和交貨周期將提出更高的要求。鋼鐵企業(yè)要根據(jù)國內(nèi)模具制造業(yè)發(fā)展的趨勢和模具市場的需求，抓緊研發(fā)高精度、高韌性、耐腐蝕、高質(zhì)量的模具鋼新品種，使國產(chǎn)的熱作和冷作模具鋼達(dá)到世界先進(jìn)水平。

未來5年我國模具鋼產(chǎn)業(yè)將有較大發(fā)展空間，尤其是中高端產(chǎn)品領(lǐng)域。鋼鐵企業(yè)要根據(jù)國內(nèi)模具制造業(yè)發(fā)展的趨勢和模具市場的需求，抓緊研發(fā)高精度、高韌性、耐腐蝕、高質(zhì)量的模具鋼新品種，使國產(chǎn)的熱作和冷作模具鋼達(dá)到世界先進(jìn)水平。對于大型鋼鐵企業(yè)來說，未來發(fā)展模具鋼產(chǎn)業(yè)要做好基礎(chǔ)理論研究，提高模具鋼的質(zhì)量和性能；推行模具鋼品種規(guī)格多樣化、精料化和制品化；加快信息技術(shù)的應(yīng)用，提高專業(yè)化排產(chǎn)；重點發(fā)展塑料模具鋼，走中高端路線，樹立模具鋼品牌并創(chuàng)新“鋼材商店”銷售模式。

7.結(jié)束語

近年來，伴隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，我國的模具工業(yè)一直以15%左右的增速快速發(fā)展，在世界模具產(chǎn)值中所占比例顯著提高，其中大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度，塑料模和壓鑄模比例增大。模具制造的首要問題是模具材料。制造模具及其零件的材料有很多，如鋼，鑄鐵，非鐵合金及其合金、高溫合金、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、有機(jī)高分子材料、無機(jī)非金屬材料、天然或人造金剛石等。但其中鋼的應(yīng)用最多，應(yīng)用范圍最廣。目前模具產(chǎn)業(yè)正在興起一場科技熱潮，將推進(jìn)我國模具業(yè)改革更新的道路。由此看來，技術(shù)的創(chuàng)新才是模具企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的出路。