模具是無線電儀表、電機、電器和機械制造等工業部門中零件的主要加工工具。模具的質量直接影響著壓力加工工藝的質量、產品的精度產量和生產成本,而模具的質量與使用壽命除了靠合理的結構設計和加工精度外,主要受模具材料和熱處理的影響。模具鋼是用來制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼種。
各種模具用途不同,工作條件復雜,因此對模具用鋼的性能要求也不同,對模具用鋼,按其所制造模具的工作條件,也應具有高的硬度、強度、耐磨性,足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。模具鋼的分類大致有三種:塑料模具鋼、熱軋模具鋼和冷軋模具鋼,分別用于鍛造、沖壓、切型和壓鑄等。
塑料模具分為熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼一般要求具有良好的工藝性,如加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、熱處理變形小、導熱性好、工作條件尺寸和形狀穩定等。此外,還要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。一般情況下,擠壓成形或注射成形模具可選用熱作模具鋼,熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。
熱軋模具分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱模具應具有較高的淬透性,以保證整個截面具有一致的力學性能。此外,還要求具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性,以及良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性。熱變形模具在工作中除了要承受巨大的機械應力,還要承受反復受熱和冷卻的作用,從而引起很大的熱應力。對于壓鑄模用鋼來說,還應具有的性能是,表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋,以及經受液態金屬流的沖擊和侵蝕。這類鋼一般屬于中碳合金鋼,碳質量分數在0.30%~0.60%,屬于亞共析鋼,也有一部分鋼由于加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。