绪论

1.模具材料现状与发展

近年来，伴随着制造业的迅速发展，我国的模具工业一直以每年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。模具材料的选用、制造精度、制造质量、制造周期、生产成本、使用寿命等，将直接影响工业产品的质量、生产率、生产成本和产品更新换代的速度，并最终影响产品的市场竞争力。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。但其中钢是用得最多、应用范围最广的材料。

1）模具材料的应用现状

目前，我国模具钢的产量已跃居世界前列。经过几次钢种整顿的标准修正，在GB/T1299—2000《合金工具钢》标准中包含了37个钢种，基本上形成了我国特色的模具钢系列。据冶金工业联合会调研，我国模具钢按照使用状态主要分为：塑料模具钢，约占60%；冲压模具钢，约占20%；压铸模具钢，占6%～8%。虽然近几年我国模具钢制造水平取得了长足的进步，但我国合金模具钢与美、日、法及瑞士等国际先进水平相比还存在一定的差距，在品种、质量、尺寸规格及性能等方面都难以满足市场需求。主要表现如下：

（1）模具钢品种、规格不全，低档次较多，高档次较少。高质量、高性能模具钢的品种较少。从品种方面，尚未形成塑料、玻璃、建材、陶瓷等专用的模具钢系列。钢材中扁钢、模块、精料制品比例比较低，钢材的利用率较国外低10%左右。为满足制造大型、精密、复杂、高寿命模具的需要，国外发展预硬化钢，而国产钢基本上停留在退火阶段或热轧状态供货，并且供货周期较长，这是我国家电行业大量进口模具钢的主要原因。

（2）模具钢的专业化生产程度较低。钢材的质量、性能稳定性较差，外观质量较差。中国模具钢分散在几十个企业生产，大部分生产厂家的生产工艺装备不配套，特别是后部工序，深加工设备落后，从而制约国产模具钢质量和性能的提高。

（3）模具钢供销渠道有待畅通。模具制造多为单件或小批量生产，并具有所需钢材的品种多、规格多、数量少、需求供货及时的行业特点，与冶金厂的批量生产有矛盾。国外通过钢材商店可随时解决零售问题。国内近几年来也出现了部分代理商、钢材商店等中间销售环节，但在模具钢销售的服务意识和水平与国外先进水平还有一定差距，影响了国产模具钢的推广和应用。

（4）生产工艺和装备方面相对落后。特殊钢的质量控制、检测手段落后，缺乏热处理深度加工和在线质量检验设备。缺少生产高性能粉末冶金模具钢的设备。缺乏专业化生产的模具钢生产线和模具钢开发中心。

2）模具材料的发展趋势

随着我国制造业的迅速发展，各种新技术、新材料的不断涌现，模具的工作条件日益苛刻，对模具材料的性能和品质等方面提出了更高的要求。近年来，我国开发了许多具有不同特性的、适应不同要求的新型模具材料，在材料品种、冶金质量、生产工艺和生产装备等方面取得了较大的进步。为了满足制造业发展的需要，模具材料的主要发展方向综述如下：

（1）制造和引进更加先进的各种类型的模具材料，并进一步完善系列化、标准化，以满足各类型模具的用材需求。

（2）模具材料的品种规格向多样化、精料化、制品化发展。近年来，在模具的设计和制造过程中，广泛采用CAD和CAM技术，使得材料利用率和模具的生产效率大大提高，制造周期大为缩短。为了进一步提高模具的材料利用率和生产效率，降低模具的生产成本，满足我国制造业发展的需要，首先是对模具制造需要的各种各样的扁钢和厚钢板进行标准化和系列化，并制定出详细的技术规范。例如，锻造扁钢、热轧扁钢、热轧板材、冷拉扁钢和圆钢等均由专业模具钢厂供应，稍作裁切即可直接使用。其次是模具材料日趋精料化，即由模具钢厂直接供应经过机械加工的高精度、无热处理缺陷的各种规格和各种材质的精料。再次是向制品化方向发展。对于常用的模具零部件，如模板、模块、导套、导柱、推杆、顶杆等制品，由专业钢厂批量生产，可确保热处理质量和精度要求。

（3）模具钢性能高级化。首先要进一步提高模具钢的冶炼质量，高纯度的模具钢，不但可以提高钢的性能，还可以提高钢材的内在质量，从而延长模具的使用寿命。经研究表明，钢中硫、磷的质量分数从0.03%降到0.01%以下，冲击韧度可提高一倍以上。其次是生产等向性模具钢，使钢材的横向性能与纵向性能接近，当模具受到多向应力时不至于某个方向过早失效而影响使用寿命。

总之，今后我国模具钢技术的发展方向，主要是积极发展国际技术合作，发展高质量和高性能钢种，完善系列化和标准化，发展精料化、高级化和专业化生产，同时采用先进的工艺和装备，使我国模具材料的生产尽快赶超世界先进水平。

2.本课程的性质和要求

本课程是模具制造专业的主要专业基础课程，也可供机械类各专业学习。学习本课程的目的是使学生了解现代模具制造业的发展状况和趋势，知道模具制造的一般性工艺问题，掌握各类模具钢的分类、特性和热处理方法及使用范围，重点掌握模具的质量、寿命、成本与模具钢的选择及热处理之间的关系，学会正确选用模具钢及其热处理方法。

本课程与热加工、冷加工工艺联系紧密，学习过程中要融会贯通。同时本课程还是一门实践性很强的课程，与生产实践联系十分紧密。学生在学习过程中，应当安排参观一些模具制造厂家和模具使用厂家，以增加感性知识。

通过本课程的学习应达到以下教学目标：

（1）了解模具材料的分类、性能、选用、生产现状和发展趋势等。

（2）了解钢的热处理原理和金属材料的组织结构，掌握各种热处理工艺的特点、工艺过程及其应用范围。

（3）掌握常用金属材料的分类、牌号和性能特点，能合理选用金属材料。

（4）掌握常用冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢的特性和选用。

（5）了解模具的表面工程技术和常见模具失效的修复方法。