朱 俊

模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，用模具生產的制件具備高精度、高復雜度、高一致性、高生產率和低消耗的優(yōu)點。隨著汽車、家電、機電、建材等行業(yè)迅速發(fā)展，我國模具市場規(guī)模不斷擴大。據調研顯示，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進口替代，我國模具鋼的產量增速將略高于模具行業(yè)，預計今后5年國內模具鋼產量年均增速將達到12%左右。

根據《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；國內市場國產模具自配率達到85%以上，中高檔模具的比例達到40%以上；擴大模具標準件的品種，提高其精度，提高生產集中度，實現大規(guī)模生產，模具標準件使用覆蓋率將從目前的約55%提高到2015年的65%，2020年達到70%以上。

1.模具鋼的產品結構和市場需求特點

模具鋼是生產模具的重要材料之一，在模具產業(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口量不斷攀升。目前，國內模具鋼年產量已達40萬噸左右，但國產模具鋼無論在品種還是質量上仍難以滿足國內模具市場的需求。

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、調質鋼、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的應用量大面廣，但在冶煉、鑄造、鍛造、熱處理等方面，對產品結構及高標準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、高熱傳導性、機加工性、拋光性、蝕刻性能。據國內外塑料模具技術比較，國外的淬火鋼模具壽命在160萬-300萬次，國內只有50萬-100萬次，非淬火鋼模具壽命國內也只有國外的一半。鋼材質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）有熱處理和機加工的要求

由于國內新建的現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備，所以要求熱作模具鋼一次熱處理和六面機加工；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較次，通常要求精加工后調質狀態(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)奏的現代化生產，要求模具制造周期很短，其中設計和備料期不超過10天，并要求同時進行。且模具制造企業(yè)基本實施“零庫存”管理，更是對鋼廠在生產和供應方面的檢驗。

（3）對模具鋼質量和使用壽命作出保證和承諾

由于現代、大型、復雜、長壽命的模具加工費用極其昂貴，因此制造商對模具鋼的質量和使用壽命極為關注，寧愿多花錢，也要確保鋼材質量，或者從國外進口。

模具所用鋼材在模具工業(yè)總產值中占近20%，按國內模具工業(yè)300億元年產值計算約60億元，數量在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、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量、市場供需平衡以及高技術制造帶來一次革命性的飛躍。

3.我國急需研制開發(fā)和應用的新型模具鋼

近年來，國外一些著名模具鋼生產企業(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前國際模具市場的品牌產品。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淬火回火處理。這種模塊、模板可使模具制造企業(yè)的生產效率大幅提高，模具制造周期進一步縮短，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性能、特殊工藝和特殊使用性能的需求，解決了模具設計、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用起了很大的促進作用。

目前，我國模具工業(yè)進人了快速發(fā)展期，通過引進先進設備和技術，已能生產高質量的模具鋼，有些鋼種的冶金質量已達到國際先進水平并有少量出口。但生產、應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%的模具需從國外進口，主要為中、高檔模具，其主要原因是國產合金鋼在品種、質量、規(guī)格及性能等方面與國際先進水平有一定的差距。以冷作模具鋼為例，目前我國只有Cr12、Cr12MoV、CrWMn鋼。國外根據冷沖壓件向高精度、標準化發(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，汽車模具標準件多達幾百種，已進入專業(yè)化、標準化階段，有專門生產模具標準件的企業(yè)，如德國、日本模具的標準化率可達85%；日本汽車模具精度可達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。相比國內大型模具的標準化程度約為25%-30%；國內汽車模具品牌企業(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；國內配件做不到標準化，一些零件的加工精度也達不到客戶要求，這些都成為制約國內模具發(fā)展的瓶頸，也影響了國內模具的競爭力。

5.發(fā)展我國模具鋼應釆取的對策

（1）提高合金工模具鋼品種、質量和性能，尤其是模具的關鍵部位或部件大部分的多向受力。加強行業(yè)基礎理論研究，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。模具廠可以根據需要采購標準模塊，對模具的型腔和刃部進行精加工、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的含量是改善鋼性能的有效措施。采用各種精煉工藝、生產高純潔度的鋼材是各鋼廠的努力方向。要研究國外先進模具鋼品種的制造、使用水平及特殊要求，實現生產的專業(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)略目標是：采用先進的設備和技術，采用先進的冶金方法和工藝，如爐外精煉，電渣重熔，真空處理，多向鍛軋，精鍛、精軋，生產純凈度的優(yōu)質鋼材；增加生產高均勻性、高等向性的模塊、扁鋼、方鋼、板材等。通過機械加工、調質處理等方法提供制品化、精品化的模具鋼產品。把我國豐富的合金資源及勞動力資源轉化為模具鋼產品優(yōu)勢，提高國際市場競爭力，擴大出口。

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。在實際生產中，合理使用模具材料，并且推廣應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、標準化、系列化、高效率、短制造周期發(fā)展，為適應這些發(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。如新型扁鋼連軋機的不斷投入和寬厚板軋機的技術改造的日益完善，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。隨著模具標準件應用的日益廣泛，模具標準化、商品化程度的提高，對模具鋼產品質量、品種規(guī)格和交貨周期將提出更高的要求。鋼鐵企業(yè)要根據國內模具制造業(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、高質量的模具鋼新品種，使國產的熱作和冷作模具鋼達到世界先進水平。

未來5年我國模具鋼產業(yè)將有較大發(fā)展空間，尤其是中高端產品領域。鋼鐵企業(yè)要根據國內模具制造業(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、高質量的模具鋼新品種，使國產的熱作和冷作模具鋼達到世界先進水平。對于大型鋼鐵企業(yè)來說，未來發(fā)展模具鋼產業(yè)要做好基礎理論研究，提高模具鋼的質量和性能；推行模具鋼品種規(guī)格多樣化、精料化和制品化；加快信息技術的應用，提高專業(yè)化排產；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，在世界模具產值中所占比例顯著提高，其中大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(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、硬質合金、鋼結硬質合金、有機高分子材料、無機非金屬材料、天然或人造金剛石等。但其中鋼的應用最多，應用范圍最廣。目前模具產業(yè)正在興起一場科技熱潮，將推進我國模具業(yè)改革更新的道路。由此看來，技術的創(chuàng)新才是模具企業(yè)進一步發(fā)展的出路。