高品质模具钢现状及技术发展方向

东北特钢工模具钢生产流程
炼 铁
BF CC
熔 炼
EAF BOF AOD NVIM IC
精 炼
LF VD/RH VC
特殊冶炼
VIM VAR ESR
锻造 轧制
Rapid forging Precision forging
Blooming
Hot rolling for big bar
Hot rolling for flat steel
2、高等向性热作模具钢
高等向性热作模具钢是现今国际热作模具钢发展主要方向，也是企业模具钢 质量水平的重要标志。以H13为主的热作模具钢在纯净度、显微组织、等向性能 等指标上要求越来越高，东北特钢高性能热作模具钢研发工作在近年来取得了巨 大进步： （1）1.2344钢模块占据宁波北仑地区压铸模具钢85%以上市场，产品质量获 得用户认可； （2）DT413圆钢、模块组织超细化工艺的实施，实现批量供货，标志着高级 、超级水平热作模具钢试制成功； （3）DT433、D · Casking、FS445 等品种获得压铸模具高端市场认可，稳步 实现替代进口。
Continuous rolling for small bar
二、东北特钢模具钢的研发
1、通过创优提升产品质量
在有效期内，东北特钢集团的工模具钢产品保持中国钢铁工业协会‘金杯奖’5项， 其中特优质量奖2项： （1）热作模具钢4Cr5MoSiV1(1.2344)锻材（特优质量奖） （2）热轧塑料模具扁钢FT61、FT64 （特优质量奖） （3）冷作模具钢FT32、FT33、D2热轧扁钢和方钢 （4）耐蚀塑料模具钢FS136 （5）合金工具钢Cr12MoV锻材
二、东北特钢模具钢的研发
2、打造系列化模具钢产品
东北特钢集团的工模具钢产品已经形成热作模具钢、塑料模具钢、 冷作模具钢、玻璃模具钢、热流道模具钢、无磁模具钢、高速工具钢、合 金工具钢、碳素工具钢、芯棒、轧辊等十一个系列产品，涵盖锻材、锻件 、轧材、冷拔材、冷热轧板材、银亮材等品种。
二、东北特钢模具钢的研发
二、东北特钢模具钢的研发
3、“十二五”期间开展的模具钢研发课题
塑模钢1.2738MOD钢800×1200mm以上特大型预硬化模块，组织、硬度均 匀，截面硬度均匀波动≤3.5HRC，超声波探伤达到德国SEP1921的D/d级水平。 主要技术难点和重点： （1）超洁净冶炼技术研究； （2）真空浇注技术应用； （3）大型钢锭加热、锻造工艺控制技术； （4）大型锻件、锻材余热利用及热处理技术； （5）组织硬度均匀性控制技术； （6）无损检测及深加工技术。
一、中国模具钢的现状
6、影响模具钢发展问题：品种
中国典型的模具钢 Cr12 、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 、 CrWMn 、 5CrNiMo 、 5CrMnMo 、 3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1、3Cr2Mo、3Cr2MnNiMo，其中大部分是我国上世纪50年代袭 用国外钢号，较为先进的几个也是上世纪80年代引进的。虽经过20-30年的生产，其 总体质量水平仍不够稳定，尤其是高品质、大型的长寿命模具用钢仍要依赖进口。 面对激烈的市场竞争，国外钢厂通过产品的更新换代，以巩固在市场竞争中的 领先地位。以H13钢系列为例，瑞典UDDEHOLM公司在近十年来已经经过五次更新换 代。与此形成鲜明对比的是，我国H13钢生产近二十年来一直未改变产品。 总体而言，我国模具钢不仅品种少、规格不全，而且质量和售后服务不好，因此 缺乏市场竞争力。
一、中国模具钢的现状
7、影响模具钢发展根本原因：
钢厂不注重基础数据研究
钢厂不注重用户使用
钢厂没有站在产业链角度研究发展
二、东北特钢模具钢的研发
• 建立用-研-学-产研发体系，适应模具行业的发展 • 培养模具钢专业技术队伍，提高新产品研发能力 • 专项改造冶金装备能力，稳定模具钢的质量水平 • 系统规划模具钢预研项目，保持产品核心竞争力
一般国产 H13 钢的压铸 模具寿命为 3-5万模次， 而进口的优质 H13钢压 铸寿命可达 20 万模次。
国产H13（4Cr5MoSiV1）钢与进口H13（8407S）钢化学成分对比（%） 牌号 4Cr5MoSiV1 8407S C 0.42 0.40 Si 0.98 1.02 Mn 0.30 0.41 P 0.018 0.009 S 0.005 0.0005 Ni 0.07 Cr 4.93 5.14 Cu 0.06 Mo 1.4 1.46 W 0.02 Ti 0.01 V 0.87 0.93
二、东北特钢模具钢的研发
2、耐蚀塑料模具钢
耐蚀模具材料是在马氏体不锈钢4Cr13、3Cr17Mo基础上进行合金化，以达 到模具使用性能要求的塑料模具钢。经过近10年的研制，东北特钢根据不同的市 场要求，固定了不同使用要求、不同档次材料的生产工艺，实现了耐蚀塑料模具 钢产品系列化： （1）DT336、FS136（FS2010、G136、DT330）FT64系列产品实现退火态 和预硬化态供货，成为国内塑料模具钢主流品种，在耐蚀模具钢国产化进程中取 得了良好的效果，其优质水平达到一胜百公司S136系列品种实物质量水平； （2）2013年开发的FS139、FS139M抛光达到12000#以上。
一、中国模具钢的现状
5、影响模具钢发展问题：质量
进口H13模块
• 硫、磷及夹杂物含量低，比我国 精品系的优质钢低一个数量级； 纯净 • 高的横/纵冲击韧性比，模块内 外硬度差小于1HRC； 均匀
寿命长
组织 • 碳化物细小、圆整； 细小 • 模块或材料的尺寸精确，均以精 尺寸 品级的模具钢供货。 精确
优质H13与D.Casking钢冲击韧性J对比情况
C D.Casking H13
400 350 300 250 200 150 100 50 0 纵向 横向 短横 D.Casking 优质H13
硬度：46HRC 无缺口：7*10*55
Si 0.3 1.0
Mn 0.5 0.35
Cr 5 5.1
Mo 2.2 1.4
二、东北特钢模具钢的研发
2、高性能冷作模具钢
（1）高硬度、高韧性冷作模具钢DT102（Cr8Mo2VSi）是基于Cr12MoV钢改 良的新型冷作模具钢，成功克服了Cr12MoV钢高温回火硬度低和韧性不足等问题， 具有较高的淬透性和耐磨性，淬火时尺寸变化小，比D2钢的碳化物分布均匀和更 好的韧性等优点，是应用十分广泛的冷作模具钢，实物质量水平可与日本大同 DC53 钢相当（实物质量得到欧洲客户的认可），广泛应用在通用及精密模具领 域； （2）HND2、HND1在2012年2月通过本田技研工业株式会社，成为汽车冷 冲压模具用钢主要供应商。
进口 11.12 12.72 13.69 18.13 20.68 20.47 20.53 20.04 19.64 20.62 22.35 24.84 26.02 25.88 出口 1.88
一、中国模具钢的现状
3、模具钢产量
一、中国模具钢的现状
4、模具的发展对模具钢的需求 长寿命 高品质
模
• 速成化 • 大型化 • 精密化
一、中国模具钢的现状
2、模具市场
2001-2014年我国模具进出口情况
60 进出口金额/亿美元 50 40 30 20 10 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2.52 3.37 4.91 7.38 10.41 14.13 19.22 18.43 21.96 30.05 37.31 44.98 49.19
二、东北特钢模具钢的研发
3、“十二五”期间开展的模具钢研发课题
对于超级（Superior quality）H13钢锻材，由于国外先进模具钢制造厂的技 术保密，至今尚不清楚其生产工艺。按照世界压铸模权威组织机构-北美压铸模协 会标准NADCA#207-2003标准，其芯部横向冲击性能可达到130J（45±1HRC， V型缺口）以上，国内尚不能稳定生产。主要技术难点和重点： （1）经济形控制超低S、P含量钢的冶炼技术； （2）特种冶炼技术控制，超大型电渣锭的冶炼技术； （3）高温扩散工艺技术，不同钢锭的扩散温度及时间的确定； （4）经济性快速球化工艺的确定。
二、东北特钢模具钢的研发
2、玻璃模具用钢
通过近三年的研制，预硬化态玻璃模具钢 LN17 的性能逐步得到国内外客户的一致认可， 已经应用在世界最大的餐具用品集团——法国弓 箭公司的玻璃器皿模具上，确立了东北特钢玻璃 模具钢的市场地位。 东北特钢的LN17钢填补了国内模具钢的专 业领域空白，为我国玻璃器皿模具行业发展提供 了优质的材料基础，钢材质量水平达到国外同类 产品实物质量水平。
高品质模具钢现状及 发展方向
张晓军 2015年7月8日
• 中国模具钢现状 • 东北特钢模具钢的研发 • 模具钢发展方向 • 结束语
一、中国模具钢的现状
1、模具——工业之母 2万户、100万人从业，先进制造业的特殊基础工艺装备。
没有高水平的模具就没有高水平的工业产品
一、中国模具钢的现状
2、模具市场
要求
模 具 钢
• 高质量稳定性 • 大宽板、大锻件 • 高纯净度 • 特殊综合性能 • 小合同
具
• 复杂化 • 个性化
百度文库
一、中国模具钢的现状
4、模具的发展对模具钢的要求
冷作：高硬度 高韧性 基体性能稳定 热作：高温强度 耐冲击性（韧性） 高淬透性 热疲劳性（热裂纹、熔 损）
塑料： 强抛光性 耐腐蚀性 良好切削性 热处理尺寸稳定性
模具钢主要生产厂应制订比国标更高 的“企业标准”或“内控标准”！
GB1299标准修订会
三、中国模具钢的发展方向
新版工模具钢钢标准牌号
序号 1 2 3 4 刃具模具用 非合金钢 5 6 7 8 1 2 3 量具刃具 用钢 4 5 6 1 2 3 耐冲击 工具用钢 4 5 6 1 2 轧辊用钢 3 4 5 钢类 本标准的牌号 T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T13 9SiCr 8MnSi Cr06 Cr2 9Cr2 W 4CrW2Si 5CrW2Si 6CrW2Si 6CrMnSi2Mo1V 5Cr3MnSiMo1V 6CrW2SiV 9Cr2V 9Cr2Mo 9Cr2MoV 8Cr3NiMoV 9Cr5NiMoV 钢类 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 本标准的牌号 3Cr2Mo 3Cr2MnNiMo SM45 SM50 SM55 4Cr2Mn1MoS 8Cr2MnWMoVS 5CrNiMnMoVSCa 2CrNiMoMnV 2CrNi3MoAl 1Ni3MnCuAl 06Ni6CrMoVTiAl 00Ni18Co8Mo5TiAl 2Cr13 4Cr13 4Cr13NiVSi 2Cr17Ni2 3Cr17Mo 3Cr17NiMoV 9Cr18 9Cr18MoV 钢类 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 本标准的牌号 5CrMnMo 5CrNiMo 8Cr3 4Cr5W2VSi 3Cr2W8V 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiV1 4Cr3Mo3SiV 5Cr4Mo3SiMnVAl 4CrMnSiMoV 3Cr3Mo3W2V 5Cr4W5Mo2V 4CrNi4Mo 4Cr2NiMoV 5CrNi2MoV 5Cr2NiMoVSi 5Cr5WMoSi 4Cr5MoWVSi 4Cr5Mo2V 3Cr3Mo3V 4Cr5Mo3V 3Cr3Mo3VCo3 钢类 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 2 3 4 5 本标准的牌号 9Mn2V 9CrWMn CrWMn 7CrSiMnMoV Cr4W2MoV 6Cr4W3Mo2VNb 6W6Mo5Cr4V Cr12 Cr5Mo1V Cr12MoV Cr12Mo1V1 MnCrWV 7CrMn2Mo 5Cr8MoVSi Cr8Mo2VSi W6Mo5Cr4V2 Cr8 Cr12W 7Cr7Mo2V2Si 7Mn15Cr2Al3V2Mo 2Cr25Ni20Si2 0Cr17Ni4Cu4Nb Ni25Cr15Ti2MoMn Ni53Cr19Mo3TiNb -
二、东北特钢模具钢的研发
4、时刻关注模具钢成本研究
二、东北特钢模具钢的研发
5、关注基础数据挖掘
二、东北特钢模具钢的研发
5、关注基础数据挖掘
二、东北特钢模具钢的研发
5、关注基础数据挖掘
二、东北特钢模具钢的研发
6、推行“技术营销”工作
三、中国模具钢的发展方向
1、提升模具钢标准水平
产品标准既是产品制造过 程的工作依据，也是客户验收 产品的依据，标准本身的水平 象征产品的水平，也是企业参 与市场竞争的有力砝码。
V 0.6 1.0
P ≤0.01 ≤0.025
S ≤0.001 ≤0.010
0.35 0.38
二、东北特钢模具钢的研发
3、“十二五”期间开展的模具钢研发课题
对于大型（∮≥300mm）优质D2钢锻材，其心部碳化物的不均度和尺寸控制 是技术难点和重点： （1）高碳高铬钢大型钢锭凝固组织结构控制技术； （2）大型钢锭加热、锻造工艺及心部碳化物均匀性控制技术； （3）大型钢锭模设计，减少成分及碳化物偏析； （4）无损检测及深加工技术。
一、中国模具钢的现状
5、影响模具钢发展问题：质量
• 国产H13钢大型模块的非金属夹杂物、一次碳化物较多； • 退火组织中碳化物有明显沿晶界分布现象； • 国产H13钢模块心部横向的冲击韧性只有纵向的0.2-0.3， 与进口H13钢的0.6-0.8相比存在显著差距； • 进口H13钢中硫、磷含量均较国产H13钢低一个数量级。