摘　要：文章分析了我国急需研制开发和推广应用的新型模具钢，研究了模具钢材料的应用现状及对策，提出了模具钢材料的发展趋势。
       关键词：模具钢材料 应用现状 市场需求 发展趋势
      模具是工业生产的基础工艺装备，用模具生产的制件具备高精度、高复杂度、高一致性、高生产率和低消耗的优点。随着汽车、家电、机电、建材等行业迅速发展，我国模具市场规模不断扩大。据调研显示，汽车行业90%以上的零件由模具成型，同时使用冷作、热作、塑料模具钢，平均每万辆汽车消耗模具0.12吨，家电行业零件的80%靠模具成型，使用量最大的是塑料模具钢。考虑到以后中高端模具钢逐步实现进口替代，我国模具钢的产量增速将略高于模具行业，预计今后5年国内模具钢产量年均增速将达到12%左右。
        根据《模具行业“十二五”发展规划》，到2015年，我国模具总销售额将达到1740亿元左右，其中出口模具占15%左右，即40亿美元左右；国内市场国产模具自配率达到85%以上，中高档模具的比例达到40%以上；扩大模具标准件的品种，提高其精度，提高生产集中度，实现大规模生产，模具标准件使用覆盖率将从目前的约55%提高到2015年的65%，2020年达到70%以上。
1.模具钢的产品结构和市场需求特点
        模具钢是生产模具的重要材料之一，在模具产业的推动之下，模具钢行业的发展较为迅速，特别是塑料模具钢、中高档模具钢的需求将不断增加。随着我国模具工业的持续发展，对于高档模具用钢进口量不断攀升。目前，国内模具钢年产量已达40万吨左右，但国产模具钢无论在品种还是质量上仍难以满足国内模具市场的需求。目前我国模具用钢广泛，除了工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢）外，还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、不锈钢等，但常用的只有20余种，用量最多的是Cr12、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、45、40Cr等。其中Cr12、Cr12MoV的应用量大面广，但在冶炼、铸造、锻造、热处理等方面，对产品结构及高标准模具钢的要求还无法满足。如冲击韧性、碳化物低偏等残余元素控制、高质量长寿命要求等。另外，冷作模具钢要求在低温条件下具备耐磨损、抗塑性交形、抗崩角、抗整件开裂、可机加工性和可磨削性等各种性能，而塑胶模具用钢要求具有高光洁度表面、耐腐蚀、耐磨损、高热传导性、机加工性、抛光性、蚀刻性能。    据国内外塑料模具技术比较，国外的淬火钢模具寿命在160万-300万次，国内只有50万-100万次，非淬火钢模具寿命国内也只有国外的一半。钢材质量是造成这一状况的其中原因。
2.模具钢的市场需求特点
（1）有热处理和机加工的要求
        由于国内新建的现代化模具厂主要配备孔型加工及工作面的磨削加工和势光设备，所以要求热作模具钢一次热处理和六面机加工；扁形模具钢的圆角精度要求小于0.5mm；塑料模具加工材料因材质较次，通常要求精加工后调质状态供货等等。目前这些要求还难以全部满足。
（2）对供货时间有更高的要求
        快节奏的现代化生产，要求模具制造周期很短，其中设计和备料期不超过10天，并要求同时进行。且模具制造企业基本实施“零库存”管理，更是对钢厂在生产和供应方面的检验。
（3）对模具钢质量和使用寿命作出保证和承诺
       由于现代、大型、复杂、长寿命的模具加工费用极其昂贵，因此制造商对模具钢的质量和使用寿命极为关注，宁愿多花钱，也要确保钢材质量，或者从国外进口。模具所用钢材在模具工业总产值中占近20%，按国内模具工业300亿元年产值计算约60亿元，数量在50万吨左右，其中模具钢占大部分。今后十年，电子、化工、汽车等工业的发展必然带动基础工业和模具工业的发展。因此需要模具材料的专业化生产、专一销售以及模具专业化制造，也必然给模具材料从冶金质量、市场供需平衡以及高技术制造带来一次革命性的飞跃。
3.我国急需研制开发和应用的新型模具钢
        近年来，国外一些著名模具钢生产企业研制开发了多种模具钢新品种，如Q90M热作模具钢、高强韧性模具钢、DH13、DH53、火焰淬火模具钢、粉末冶金冷作模具钢等，这些高性能模具钢成为当前国际模具市场的品牌产品。国外特钢企业紧跟国际模具制造业的发展趋势，以节能、节材、缩短工模具制造周期为出发点，确立了向品种、规格多样化、精料化和制品化方向发展的战略，开发模具钢的深加工和经淬火回火处理。这种模块、模板可使模具制造企业的生产效率大幅提高，模具制造周期进一步缩短，从而降低制造成本，由此赢得了市场的青睐。新钢种满足了模具较高力学性能、特殊工艺和特殊使用性能的需求，解决了模具设计、加工、使用中的一些难题，大幅度提高了模具使用寿命，带来了十分显著的效益，对少切削和无切削工艺的广泛应用起了很大的促进作用。
        目前，我国模具工业进人了快速发展期，通过引进先进设备和技术，已能生产高质量的模具钢，有些钢种的冶金质量已达到国际先进水平并有少量出口。但生产、应用的总体水平仍然较低，新型模具钢的用量仍较少，年用量仅相当于模具钢年总用量的1/40-l/50，每年约有25%的模具需从国外进口，主要为中、高档模具，其主要原因是国产合金钢在品种、质量、规格及性能等方面与国际先进水平有一定的差距。以冷作模具钢为例，目前我国只有Cr12、Cr12MoV、CrWMn钢。国外根据冷冲压件向高精度、标准化发展的趋势，早已开发了高性能模具钢，其中有二次硬化钢OCM、DC53、Vasco、Die；火焰淬火钢SX10570L；空淬微变形钢A4等。
4.模具钢材料的现状及对策
        国外汽车模具基本是由专业模具制造商提供，商品化率在70%以上，汽车模具标准件多达几百种，已进入专业化、标准化阶段，有专门生产模具标准件的企业，如德国、日本模具的标准化率可达85%；日本汽车模具精度可达0.02mm，塑料模分模面的精度控制在0.01mm，德国的模具制造周期在14-20天，备料4-5天，试模2-3天；日、韩模具周期要求14天，原因是有专门的模具配件城，滑块、顶杆、浇口套组件等均可买到。相比国内大型模具的标准化程度约为25%-30%；国内汽车模具品牌企业的汽车模具精度在0.03mm-0.05mm，塑料模分模面配模精度在0.03mm左右；国内配件做不到标准化，一些零件的加工精度也达不到客户要求，这些都成为制约国内模具发展的瓶颈，也影响了国内模具的竞争力。
5.发展我国模具钢应釆取的对策
（1）提高合金工模具钢品种、质量和性能，尤其是模具的关键部位或部件大部分的多向受力。加强行业基础理论研究，提高钢材的等向性，改善横向的韧性和塑性，提高工模具的使用寿命，这是近年来合金工具钢主要的发展方向之一。模具厂可以根据需要采购标准模块，对模具的型腔和刃部进行精加工、组装，使品种规格多样化、精料化和制品化。
（2）提高合金工模具钢的纯洁度，降低合工钢中有害杂质的含量是改善钢性能的有效措施。采用各种精炼工艺、生产高纯洁度的钢材是各钢厂的努力方向。要研究国外先进模具钢品种的制造、使用水平及特殊要求，实现生产的专业化。随着塑料工业的发展，也要发展非金属制品的模具钢，重点开发以预硬化状态交货的大型塑料模具扁钢和模块。
6.模具钢材料的发展趋势
        我国模具钢发展的战略目标是：采用先进的设备和技术，采用先进的冶金方法和工艺，如炉外精炼，电渣重熔，真空处理，多向锻轧，精锻、精轧，生产纯净度的优质钢材；增加生产高均匀性、高等向性的模块、扁钢、方钢、板材等。通过机械加工、调质处理等方法提供制品化、精品化的模具钢产品。把我国丰富的合金资源及劳动力资源转化为模具钢产品优势，提高国际市场竞争力，扩大出口。
        发展模具钢的品种规格，完善模具钢材料系列，合理使用模具材料。根据模具制造业的发展需要，不断地开发和完善模具材料系列，形成我国新的模具钢系列。在实际生产中，合理使用模具材料，并且推广应用一些性能较好的新型模具材料。模具制造业日益向通用化、标准化、系列化、高效率、短制造周期发展，为适应这些发展的需要，作为使用最频繁的模具材料的模具钢也在日益向多品种、精料化、制品化的方向迅速发展。如新型扁钢连轧机的不断投入和宽厚板轧机的技术改造的日益完善，模具钢的品种规格越来越多样化。
        今后我国模具钢的发展方向是：模具日趋大型化，尤其是模具成型零件日趋大型化，为提高生产效率，一模多腔的大型模块钢需求将逐年增加。模具的精度越来越高，要求钢材质量好、尺寸精度高、稳定性好。塑料模具钢、压铸模具钢及中高档模具钢的需求量不断增加，低档模具钢将过剩。随着模具标准件应用的日益广泛，模具标准化、商品化程度的提高，对模具钢产品质量、品种规格和交货周期将提出更高的要求。钢铁企业要根据国内模具制造业发展的趋势和模具市场的需求，抓紧研发高精度、高韧性、耐腐蚀、高质量的模具钢新品种，使国产的热作和冷作模具钢达到世界先进水平。
未来5年我国模具钢产业将有较大发展空间，尤其是中高端产品领域。钢铁企业要根据国内模具制造业发展的趋势和模具市场的需求，抓紧研发高精度、高韧性、耐腐蚀、高质量的模具钢新品种，使国产的热作和冷作模具钢达到世界先进水平。对于大型钢铁企业来说，未来发展模具钢产业要做好基础理论研究，提高模具钢的质量和性能；推行模具钢品种规格多样化、精料化和制品化；加快信息技术的应用，提高专业化排产；重点发展塑料模具钢，走中高端路线，树立模具钢品牌并创新“钢材商店”销售模式。
7.结束语
        近年来，伴随着制造业的迅速发展，我国的模具工业一直以15%左右的增速快速发展，在世界模具产值中所占比例显著提高，其中大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度，塑料模和压铸模比例增大。模具制造的首要问题是模具材料。制造模具及其零件的材料有很多，如钢，铸铁，非铁合金及其合金、高温合金、硬质合金、钢结硬质合金、有机高分子材料、无机非金属材料、天然或人造金刚石等。但其中钢的应用最多，应用范围最广。目前模具产业正在兴起一场科技热潮，将推进我国模具业改革更新的道路。由此看来，技术的创新才是模具企业进一步发展的出路。