模具材料選擇細則一、模具材料選擇概述

模具材料的選擇直接影響模具的壽命、性能和制造成本，是模具設計的關鍵環(huán)節(jié)。合理的材料選擇需綜合考慮模具的應用場景、工作條件、經濟性及加工工藝等因素。以下將從主要類別、選擇原則及具體應用等方面詳細闡述模具材料選擇細則。

二、模具材料的主要類別

模具材料主要分為兩大類：塑料模具鋼和金屬模具鋼。根據(jù)不同的性能需求，可進一步細分為多種牌號和規(guī)格。

（一）塑料模具鋼

1.預硬鋼：出廠時已進行淬火和回火處理，硬度適中（一般38-45HRC），可直接使用，加工方便。

2.調質鋼：經淬火和高溫回火處理，綜合性能優(yōu)異，硬度可達45-50HRC，適用于要求較高的模具。

3.粉末冶金鋼：通過粉末冶金工藝制造，組織均勻，淬透性好，適用于復雜形狀的模具。

（二）金屬模具鋼

1.冷作模具鋼：用于冷沖壓、冷擠壓等，硬度高（一般58-62HRC），耐磨性好，如Cr12、Cr12MoV等。

2.熱作模具鋼：用于熱鍛、熱擠壓等，耐高溫、耐磨損，如5CrNiMo、3Cr2W8V等。

3.工具鋼：通用性較強，如45鋼、Cr35等，適用于要求不高的模具或簡單零件。

三、模具材料的選擇原則

（一）性能匹配原則

1.強度要求：模具需承受機械載荷，材料應具備足夠的抗拉強度和屈服強度。例如，冷擠壓模具需選用Cr12MoV，其抗彎強度可達2000-2500MPa。

2.硬度匹配：模具型腔表面硬度應高于工件材料硬度，一般高出30-50HB。如加工鋁合金（硬度120HB），模具硬度應達50-60HRC。

3.耐磨性要求：高磨損部位需選用高耐磨材料，如型腔表面可選用滲碳或氮化處理。

（二）使用條件原則

1.工作溫度：熱作模具需耐高溫，如壓鑄模具需選用3Cr2W8V，高溫強度可達800-900℃。

2.沖擊載荷：頻繁受沖擊的模具需選用韌性好的材料，如熱沖壓模具可選用5CrNiMo。

3.腐蝕環(huán)境：接觸腐蝕性介質的模具需選用不銹鋼（如3Cr13），耐腐蝕性達50%鹽酸中50小時無腐蝕。

（三）經濟性原則

1.成本控制：常用預硬鋼（如P20）成本較低，加工周期短，適用于大批量生產。

2.加工工藝：材料需適應模具制造工藝，如電火花加工適合使用Cr12MoV。

四、模具材料的具體應用

（一）塑料模具

1.注塑模具：常用P20（預硬鋼）或718（調質鋼），硬度38-42HRC，壽命可達50萬次注射。

2.吹塑模具：需耐腐蝕，可選用S136（耐腐蝕預硬鋼），表面硬度40-45HRC。

（二）金屬模具

1.沖壓模具：凸模用Cr12MoV（硬度60HRC），凹模用3Cr2W8V（硬度50HRC）。

2.壓鑄模具：型腔表面需滲氮處理，材料為4Cr5MoSiV1（H13），硬度52-56HRC。

五、材料選擇注意事項

1.避免混用牌號：不同材料的熱處理工藝差異會導致模具變形，如預硬鋼與熱作鋼混用需分開處理。

2.考慮模具壽命：高要求模具（如汽車覆蓋件）需選用進口材料（如德國1.2344），壽命可達800萬次以上。

3.檢測材料質量：采購時需檢測硬度、化學成分，不合格材料可能導致模具早期失效。

一、模具材料選擇概述

模具材料的選擇直接影響模具的壽命、性能和制造成本，是模具設計的關鍵環(huán)節(jié)。合理的材料選擇需綜合考慮模具的應用場景、工作條件、經濟性及加工工藝等因素。以下將從主要類別、選擇原則及具體應用等方面詳細闡述模具材料選擇細則。

二、模具材料的主要類別

模具材料主要分為兩大類：塑料模具鋼和金屬模具鋼。根據(jù)不同的性能需求，可進一步細分為多種牌號和規(guī)格。

（一）塑料模具鋼

1.預硬鋼：出廠時已進行淬火和回火處理，硬度適中（一般38-45HRC），可直接使用，加工方便，適合中等精度、大批量的塑料模具。常見牌號如P20、718，具有良好的切削性能和淬透性。

2.調質鋼：經淬火和高溫回火處理，綜合性能優(yōu)異，硬度可達45-50HRC，具有良好的強度、韌性和耐磨性，適用于要求較高的模具，如汽車配件模具。常用牌號如40Cr、38CrMoAl。

3.粉末冶金鋼：通過粉末冶金工藝制造，組織均勻，無內部缺陷，淬透性好，易于成型復雜形狀，適用于精密、長壽命模具。如H13鋼（4Cr5MoSiV1），硬度52-58HRC，耐熱性優(yōu)異。

（二）金屬模具鋼

1.冷作模具鋼：用于冷沖壓、冷擠壓、冷鐓等工藝，要求高硬度（一般58-62HRC）和優(yōu)異的耐磨性。常見牌號如Cr12、Cr12MoV、Cr12MoV1，適用于加工硬質材料（如不銹鋼、鋁合金）。Cr12MoV鋼的硬度可達62-64HRC，淬透性良好，但脆性較大，需謹慎使用。

2.熱作模具鋼：用于熱鍛、熱擠壓、壓鑄等高溫、高壓力環(huán)境，要求耐高溫、耐磨損、抗熱疲勞。常見牌號如5CrNiMo、3Cr2W8V、H11、H13。3Cr2W8V鋼的耐熱性可達600℃，適用于鋁、銅合金壓鑄模具。

3.工具鋼：通用性較強，成本較低，適用于要求不高的模具或簡單零件。如45鋼（調質態(tài)），硬度200-250HB，具有良好的強度和韌性，適用于簡單的沖壓模具或手工工具。Cr35鋼（油淬退火態(tài)），硬度240-320HB，切削性能良好，可用于小型模具。

三、模具材料的選擇原則

（一）性能匹配原則

1.強度要求：模具需承受機械載荷，包括沖擊力、擠壓力和切削力，材料應具備足夠的抗拉強度和屈服強度。例如，冷擠壓模具需承受高壓，Cr12MoV的抗彎強度可達2000-2500MPa，而熱鍛模具需承受高溫沖擊，5CrNiMo的抗拉強度不低于1000MPa。

2.硬度匹配：模具型腔表面硬度應高于工件材料硬度，以確保脫模順利并減少磨損。一般高出30-50HB。如加工鋁合金（硬度120HB），模具型腔硬度應達50-60HRC。對于不銹鋼件（硬度180HB），模具硬度應不低于58HRC。高硬度可提高模具壽命，但需注意熱處理后的脆性增加。

3.耐磨性要求：高磨損部位需選用高耐磨材料，如型腔表面、導向部位。可通過熱處理（如滲碳、氮化）或表面強化（如PVD鍍膜）提高耐磨性。Cr12MoV的表面硬度可達65-67HRC，耐磨性顯著優(yōu)于P20鋼。

（二）使用條件原則

1.工作溫度：熱作模具需耐高溫，如壓鑄模具、熱鍛模具。3Cr2W8V的耐熱性可達600℃，適用于鋁、鎂合金壓鑄；而H13鋼（4Cr5MoSiV1）的耐熱性可達500℃，適用于鋼件熱擠壓。冷作模具則無需考慮高溫問題，但需承受低溫沖擊。

2.沖擊載荷：頻繁受沖擊的模具需選用韌性好的材料，如熱沖壓模具可選用5CrNiMo，其沖擊韌性值（ak）可達60-80J/cm2。而沖裁模具（如落料、沖孔）需兼顧硬度和韌性，Cr12MoV的沖擊韌性為5-15J/cm2，適用于低速沖壓。

3.腐蝕環(huán)境：接觸腐蝕性介質的模具需選用不銹鋼或耐蝕合金。如3Cr13（不銹鋼）在50%鹽酸中50小時無腐蝕，適用于化工行業(yè)模具；而S136（耐腐蝕預硬鋼）含有鉬、鎳，耐腐蝕性優(yōu)于P20，適用于潮濕環(huán)境或ABS塑料模具。

（三）經濟性原則

1.成本控制：常用預硬鋼（如P20）成本較低，加工周期短，適合大批量生產；而進口鋼（如德國1.2738，即H13）價格較高，但壽命可達800萬次以上，適用于高要求模具。選擇時需平衡初期投入和長期壽命。

2.加工工藝：材料需適應模具制造工藝。如電火花加工適合使用Cr12MoV（高硬度、高熔點）；而精密雕刻模具可選用預硬鋼（如P20，硬度38-42HRC），減少后續(xù)熱處理變形。

四、模具材料的具體應用

（一）塑料模具

1.注塑模具：常用P20（預硬鋼）或718（調質鋼），硬度38-42HRC，壽命可達50萬次注射。P20鋼具有良好的切削性能和淬透性，適合復雜型腔；718鋼的韌性更好，適用于薄壁或易變形模具。對于高精度模具，可選用H13（4Cr5MoSiV1），硬度52-58HRC，壽命可達200萬次以上。

2.吹塑模具：需耐腐蝕，可選用S136（耐腐蝕預硬鋼）或NAK80（超耐腐蝕鋼），硬度40-45HRC。S136含有鉬、鎳，耐腐蝕性優(yōu)于P20，適用于戶外或潮濕環(huán)境；NAK80的耐腐蝕性更佳，但價格較高，適用于醫(yī)療級塑料模具。

3.壓縮模具：需承受高壓和摩擦，可選用預硬鋼（如P20）或調質鋼（如40Cr）。預硬鋼可直接加工，減少熱處理變形；調質鋼綜合性能優(yōu)異，適用于高精度、長壽命模具。

（二）金屬模具

1.沖壓模具：凸模用Cr12MoV（硬度60-62HRC），凹模用3Cr2W8V（硬度50-55HRC）。Cr12MoV的硬度高、耐磨性好，適合沖裁薄板；3Cr2W8V的韌性好，適合深拉伸模具。對于高速沖壓，可選用Cr5MoSiV（D2鋼），硬度60-64HRC，但脆性較大，需優(yōu)化設計。

2.壓鑄模具：型腔表面需滲氮處理（氮化層達0.5-1.0mm），材料為4Cr5MoSiV1（H13），硬度52-56HRC。H13鋼的耐熱性（500℃）和耐磨性優(yōu)異，適用于鋁、鋅合金壓鑄。若壓鑄鎂合金，需選用更耐熱的材料，如2Cr13（高溫強度可達800MPa）。

3.熱鍛模具：需承受高溫（600℃以上）和高壓力，可選用3Cr2W8V或5CrNiMo。3Cr2W8V的耐熱性更好，適用于鋁合金熱鍛；5CrNiMo的韌性優(yōu)異，適用于鋼件熱鍛。模具型腔表面需高頻淬火（硬度55-60HRC），提高耐磨性。

五、材料選擇注意事項

1.避免混用牌號：不同材料的熱處理工藝差異會導致模具變形或開裂。如預硬鋼與熱作鋼混用需分開處理，避免熱處理時相互影響。

2.考慮模具壽命：高要求模具（如汽車覆蓋件）需選用進口材料（如德國1.2738，即H13），壽命可達800萬次以上；而普通模具可選用國產P20，壽命約20-30萬次。選擇時需平衡初期投入和長期效益。

3.檢測材料質量：采購時需檢測硬度、化學成分、組織結構，不合格材料可能導致模具早期失效?？赏ㄟ^光譜儀檢測化學成分，硬度計檢測硬度，顯微鏡觀察組織是否均勻。

4.優(yōu)化熱處理工藝：材料性能受熱處理工藝影響顯著。如Cr12MoV需采用等溫淬火或高溫回火，減少脆性；H13鋼需精確控制氮化溫度和時間，確保氮化層厚度和硬度均勻。不當?shù)臒崽幚頃е履＞邏勖蠓s短。

5.表面強化技術：對于要求極高的模具，可結合表面處理技術。如型腔表面鍍硬質合金層（如WC涂層），硬度可達HV2000以上；或進行PVD鍍膜（如TiN、TiCN），提高耐磨性和抗腐蝕性。表面強化可顯著提升模具壽命，但成本較高。

一、模具材料選擇概述

模具材料的選擇直接影響模具的壽命、性能和制造成本，是模具設計的關鍵環(huán)節(jié)。合理的材料選擇需綜合考慮模具的應用場景、工作條件、經濟性及加工工藝等因素。以下將從主要類別、選擇原則及具體應用等方面詳細闡述模具材料選擇細則。

二、模具材料的主要類別

模具材料主要分為兩大類：塑料模具鋼和金屬模具鋼。根據(jù)不同的性能需求，可進一步細分為多種牌號和規(guī)格。

（一）塑料模具鋼

1.預硬鋼：出廠時已進行淬火和回火處理，硬度適中（一般38-45HRC），可直接使用，加工方便。

2.調質鋼：經淬火和高溫回火處理，綜合性能優(yōu)異，硬度可達45-50HRC，適用于要求較高的模具。

3.粉末冶金鋼：通過粉末冶金工藝制造，組織均勻，淬透性好，適用于復雜形狀的模具。

（二）金屬模具鋼

1.冷作模具鋼：用于冷沖壓、冷擠壓等，硬度高（一般58-62HRC），耐磨性好，如Cr12、Cr12MoV等。

2.熱作模具鋼：用于熱鍛、熱擠壓等，耐高溫、耐磨損，如5CrNiMo、3Cr2W8V等。

3.工具鋼：通用性較強，如45鋼、Cr35等，適用于要求不高的模具或簡單零件。

三、模具材料的選擇原則

（一）性能匹配原則

1.強度要求：模具需承受機械載荷，材料應具備足夠的抗拉強度和屈服強度。例如，冷擠壓模具需選用Cr12MoV，其抗彎強度可達2000-2500MPa。

2.硬度匹配：模具型腔表面硬度應高于工件材料硬度，一般高出30-50HB。如加工鋁合金（硬度120HB），模具硬度應達50-60HRC。

3.耐磨性要求：高磨損部位需選用高耐磨材料，如型腔表面可選用滲碳或氮化處理。

（二）使用條件原則

1.工作溫度：熱作模具需耐高溫，如壓鑄模具需選用3Cr2W8V，高溫強度可達800-900℃。

2.沖擊載荷：頻繁受沖擊的模具需選用韌性好的材料，如熱沖壓模具可選用5CrNiMo。

3.腐蝕環(huán)境：接觸腐蝕性介質的模具需選用不銹鋼（如3Cr13），耐腐蝕性達50%鹽酸中50小時無腐蝕。

（三）經濟性原則

1.成本控制：常用預硬鋼（如P20）成本較低，加工周期短，適用于大批量生產。

2.加工工藝：材料需適應模具制造工藝，如電火花加工適合使用Cr12MoV。

四、模具材料的具體應用

（一）塑料模具

1.注塑模具：常用P20（預硬鋼）或718（調質鋼），硬度38-42HRC，壽命可達50萬次注射。

2.吹塑模具：需耐腐蝕，可選用S136（耐腐蝕預硬鋼），表面硬度40-45HRC。

（二）金屬模具

1.沖壓模具：凸模用Cr12MoV（硬度60HRC），凹模用3Cr2W8V（硬度50HRC）。

2.壓鑄模具：型腔表面需滲氮處理，材料為4Cr5MoSiV1（H13），硬度52-56HRC。

五、材料選擇注意事項

1.避免混用牌號：不同材料的熱處理工藝差異會導致模具變形，如預硬鋼與熱作鋼混用需分開處理。

2.考慮模具壽命：高要求模具（如汽車覆蓋件）需選用進口材料（如德國1.2344），壽命可達800萬次以上。

3.檢測材料質量：采購時需檢測硬度、化學成分，不合格材料可能導致模具早期失效。

一、模具材料選擇概述

模具材料的選擇直接影響模具的壽命、性能和制造成本，是模具設計的關鍵環(huán)節(jié)。合理的材料選擇需綜合考慮模具的應用場景、工作條件、經濟性及加工工藝等因素。以下將從主要類別、選擇原則及具體應用等方面詳細闡述模具材料選擇細則。

二、模具材料的主要類別

模具材料主要分為兩大類：塑料模具鋼和金屬模具鋼。根據(jù)不同的性能需求，可進一步細分為多種牌號和規(guī)格。

（一）塑料模具鋼

1.預硬鋼：出廠時已進行淬火和回火處理，硬度適中（一般38-45HRC），可直接使用，加工方便，適合中等精度、大批量的塑料模具。常見牌號如P20、718，具有良好的切削性能和淬透性。

2.調質鋼：經淬火和高溫回火處理，綜合性能優(yōu)異，硬度可達45-50HRC，具有良好的強度、韌性和耐磨性，適用于要求較高的模具，如汽車配件模具。常用牌號如40Cr、38CrMoAl。

3.粉末冶金鋼：通過粉末冶金工藝制造，組織均勻，無內部缺陷，淬透性好，易于成型復雜形狀，適用于精密、長壽命模具。如H13鋼（4Cr5MoSiV1），硬度52-58HRC，耐熱性優(yōu)異。

（二）金屬模具鋼

1.冷作模具鋼：用于冷沖壓、冷擠壓、冷鐓等工藝，要求高硬度（一般58-62HRC）和優(yōu)異的耐磨性。常見牌號如Cr12、Cr12MoV、Cr12MoV1，適用于加工硬質材料（如不銹鋼、鋁合金）。Cr12MoV鋼的硬度可達62-64HRC，淬透性良好，但脆性較大，需謹慎使用。

2.熱作模具鋼：用于熱鍛、熱擠壓、壓鑄等高溫、高壓力環(huán)境，要求耐高溫、耐磨損、抗熱疲勞。常見牌號如5CrNiMo、3Cr2W8V、H11、H13。3Cr2W8V鋼的耐熱性可達600℃，適用于鋁、銅合金壓鑄模具。

3.工具鋼：通用性較強，成本較低，適用于要求不高的模具或簡單零件。如45鋼（調質態(tài)），硬度200-250HB，具有良好的強度和韌性，適用于簡單的沖壓模具或手工工具。Cr35鋼（油淬退火態(tài)），硬度240-320HB，切削性能良好，可用于小型模具。

三、模具材料的選擇原則

（一）性能匹配原則

1.強度要求：模具需承受機械載荷，包括沖擊力、擠壓力和切削力，材料應具備足夠的抗拉強度和屈服強度。例如，冷擠壓模具需承受高壓，Cr12MoV的抗彎強度可達2000-2500MPa，而熱鍛模具需承受高溫沖擊，5CrNiMo的抗拉強度不低于1000MPa。

2.硬度匹配：模具型腔表面硬度應高于工件材料硬度，以確保脫模順利并減少磨損。一般高出30-50HB。如加工鋁合金（硬度120HB），模具型腔硬度應達50-60HRC。對于不銹鋼件（硬度180HB），模具硬度應不低于58HRC。高硬度可提高模具壽命，但需注意熱處理后的脆性增加。

3.耐磨性要求：高磨損部位需選用高耐磨材料，如型腔表面、導向部位?？赏ㄟ^熱處理（如滲碳、氮化）或表面強化（如PVD鍍膜）提高耐磨性。Cr12MoV的表面硬度可達65-67HRC，耐磨性顯著優(yōu)于P20鋼。

（二）使用條件原則

1.工作溫度：熱作模具需耐高溫，如壓鑄模具、熱鍛模具。3Cr2W8V的耐熱性可達600℃，適用于鋁、鎂合金壓鑄；而H13鋼（4Cr5MoSiV1）的耐熱性可達500℃，適用于鋼件熱擠壓。冷作模具則無需考慮高溫問題，但需承受低溫沖擊。

2.沖擊載荷：頻繁受沖擊的模具需選用韌性好的材料，如熱沖壓模具可選用5CrNiMo，其沖擊韌性值（ak）可達60-80J/cm2。而沖裁模具（如落料、沖孔）需兼顧硬度和韌性，Cr12MoV的沖擊韌性為5-15J/cm2，適用于低速沖壓。

3.腐蝕環(huán)境：接觸腐蝕性介質的模具需選用不銹鋼或耐蝕合金。如3Cr13（不銹鋼）在50%鹽酸中50小時無腐蝕，適用于化工行業(yè)模具；而S136（耐腐蝕預硬鋼）含有鉬、鎳，耐腐蝕性優(yōu)于P20，適用于潮濕環(huán)境或ABS塑料模具。

（三）經濟性原則

1.成本控制：常用預硬鋼（如P20）成本較低，加工周期短，適合大批量生產；而進口鋼（如德國1.2738，即H13）價格較高，但壽命可達800萬次以上，適用于高要求模具。選擇時需平衡初期投入和長期壽命。

2.加工工藝：材料需適應模具制造工藝。如電火花加工適合使用Cr12MoV（高硬度、高熔點）；而精密雕刻模具可選用預硬鋼（如P20，硬度38-42HRC），減少后續(xù)熱處理變形。

四、模具材料的具體應用

（一）塑料模具

1.注塑模具：常用P20（預硬鋼）或718（調質鋼），硬度38-42HRC，壽命可達50萬次注射。P20鋼具有良好的切削性能和淬透性，適合復雜型腔；718鋼的韌性更好，適用于薄壁或易變形模具。對于高精度模具，可選用H13（4Cr5MoSiV1），硬度52-58HRC，壽命可達200萬次以上。

2.吹塑模具：需耐腐蝕，可選用S136（耐腐蝕預硬鋼）或NAK80（超耐腐蝕鋼），硬度40-45HRC。S136含有鉬、鎳，耐腐蝕性優(yōu)于P20，適用于戶外或潮濕環(huán)境；NAK80的耐腐蝕性更佳，但價格較高，適用于醫(yī)療級塑料模具。

3.壓縮模具：需承受高壓和摩擦，可選用預硬鋼（如P20）或調質鋼（如40Cr）。預硬鋼可直接加工，減少熱處理變形；調質鋼綜合性能優(yōu)異，適用于高精度、長壽命模具。

（二）金屬