模具鋼（Mold Steel）是專門用于制造模具的特種鋼材，具有高硬度、耐磨性、紅硬性、高韌性及良好的熱處理性能。根據工作條件和用途，模具鋼可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類，廣泛應用于汽車、電子、家電、航空航天等領域，被譽為“現代工業之母”。
一、定義與分類
定義
模具鋼是通過合金化和熱處理工藝制成，用于制造冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼材。其性能直接影響模具的壽命、精度和生產成本。分類
用途：注塑模、吹塑模等塑料成型模具。
特點：預硬型（如718）、時效硬化型（如P20），拋光性好，耐腐蝕。
典型鋼號：718、SM48、P20等。
用途：熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等高溫模具。
特點：中碳合金鋼（如H13），紅硬性好（500-600℃保持硬度），抗熱疲勞。
典型鋼號：H13、1.2344（SKD61）等。
用途：冷沖壓、冷擠壓、冷拉伸等冷加工模具。
特點：高碳高鉻（如Cr12MoV），硬度≥60HRC，耐磨性優異。
典型鋼號：Cr12MoV（D2）、718（3Cr2NiMo）等。
冷作模具鋼
熱作模具鋼
塑料模具鋼
二、性能要求
模具鋼需滿足以下關鍵性能：
硬度與耐磨性：冷作模具鋼硬度≥60HRC，熱作模具鋼≥40HRC，塑料模具鋼≥35HRC。
紅硬性：熱作模具鋼在高溫下保持硬度（如H13鋼在550℃紅硬性優異）。
韌性：避免模具脆性斷裂，冷作模具鋼需通過熱處理優化碳化物分布。
淬透性：確保模具截面均勻硬化（如Cr12MoV通過電渣重熔提高淬透性）。
加工性能：易切削、拋光（如718鋼預硬態減少熱處理工序）。
三、應用領域
汽車行業：占模具鋼消費量35%，用于車門、保險杠等沖壓模具。
家電行業：占20%，如冰箱、洗衣機外殼模具（常用718鋼）。
電子通訊：占20%，手機、電腦外殼模具（需高精度和耐腐蝕性）。
建材與軍工：塑料門窗模具、航空航天零件模具等。
四、市場現狀
產能與競爭
2022年中國模具鋼產能208.2萬噸，CR5集中度達92.6%，天工國際（35.1%）、齊魯特鋼（27.3%）為龍頭。
高端市場被進口產品占據（如日本大同、瑞典一勝百），價格是國內產品的3-6倍。
高端化趨勢
高性能高速鋼占比提升（如HSP41鋼硬度≥70HRC），替代傳統普通高速鋼。
國產替代加速，2025年高端市場份額預計達40%。
五、發展趨勢
材料創新
粉末冶金鋼：如1.2379 ESR（X153CrMoV12），碳化物均勻分布，壽命提升30%。
耐蝕鋼：420不銹鋼用于腐蝕性塑料模具。
綠色工藝
電渣重熔（ESR）、真空脫氣技術減少雜質，提升材料純凈度。
智能化應用
AI優化熱處理參數，降低變形率（如Cr12MoV深冷處理后壽命提高10倍）。
六、典型鋼種舉例
| 鋼號 | 類型 | 特性 | 應用場景 |
|---|---|---|---|
| Cr12MoV | 冷作模具鋼 | 高硬度（60HRC）、耐磨性優異 | 沖壓模、冷擠壓模 |
| H13 | 熱作模具鋼 | 紅硬性好（550℃）、抗熱疲勞 | 壓鑄模、鍛模 |
| 718 | 塑料模具鋼 | 預硬態（41-47HRC）、易拋光 | 家電外殼、電子模具 |
| SM48 | 塑料模具鋼 | 高強度（962MPa）、耐腐蝕 | 汽車零部件、精密模具 |
總結
模具鋼是制造業升級的核心材料，其性能與工藝直接影響產品精度和成本。未來，隨著高端化、綠色化和智能化技術的突破，模具鋼將向更高性能、更長壽命方向發展，支撐汽車、電子、航空航天等產業的高質量發展。