20世纪70年代第一次石油危机爆发，人们开始重新思考如何提高汽车的燃油效率。在这一事实的推动下，汽车工业快速发展，轻量化成为新课题。新型汽车结构得到发展，汽车中塑料零部件的数量越来越多，由此激发了塑料模具的需求。目前75%以上的塑胶模具与汽车行业有着直接或间接的联系。

　　本文来源于：

《The 11th TOOLING2019Conference & Exhibition》

　　经典塑料模具钢的性能

　　20世纪90年代，大部分经典塑料模具钢属于“全能型”钢种，它们的硬度和耐磨性适中、易加工，由于生产效益高，而确保了市场地位。下图展示了当时具有代表性的经典塑料模具钢及其硬度和抛光性等级。

　　塑料模具钢2311和2738的硬度水平一般为28-34HRC，且可抛光性较低。2311主要用于尺寸较小的模具，厚度一般达400mm。对于较大尺寸，通常采用加Ni的2738型合金。当2711硬度约为42HRC时，可获得较好的抛光性能。耐腐蚀钢2083和2316通常用于加工化学侵蚀性塑料，如PVC; 还有4140也可以用于塑料模具

　　市场需求状况

　　自八十年代以来，全球对塑料模具的需求迅速增长，如今增长速度有所放缓，其中经典钢材2311和2738能够长期满足日益增长的需求。20世纪90年代，塑料模具钢的开发重点不是提高质量，而是尽可能地使用较便宜的钢材，所以这一时期的增长更多的是通过数量而不是质量来实现的。

　　然而，随着工程应用情况的变化，那些经典钢种越来越满足不了现有的生产要求。这些要求主要包括：

-模具尺寸

-复杂的设计

-硬度及其均匀性

-清洁度等级

-抛光和纹理

-更好的耐磨性

-工作模次

-修复时的可焊性

　　传统熔融钢的偏析问题

　　随着越来越多的汽车零部件被塑料制品取代，开发商也为新设计敞开了大门。新塑料，如玻璃纤维促进了这一趋势，因此塑料模具朝着更大、更复杂的方向在发展。由于模具尺寸不断增大，钢铁供应商面临着新的难题，这些难题主要涉及到大截面淬透性和大尺寸锻件的偏析行为。

　　关于偏析

　　什么是偏析?

　　偏析是指局部成分与熔体成分的偏差。

　　什么时候发生偏析?

　　钢液在凝固过程中会发生偏析。

　　偏析的原因是什么?

　　偏析是钢合金元素在凝固过程中分布不均的现象，也是大型钢锭中典型凝固组织出现的结果。

　　在大型锻件的凝固过程中，出现了所谓的偏析线，与基体相比，偏析区域由于C的富集，在淬回火后硬度(硬点)更高，这导致在加工和调整表面质量时会出现一些额外的问题，随着模具越来越大，这些问题也越来越严重。

　　Leitner等人研究了与碳有关的合金元素的偏析行为。可以看出，碳的偏析强度是铬、镍、钼、锰等主要合金元素的5倍。

　　下图显示了2738和XPM两种主要塑料模具钢中碳的偏析行为。在清洁度要求很高的情况下，采用电渣重熔(ESR)工艺生产的XPM被广泛应用。

　　主流塑料模具钢发展概括

　　经过近三十年的发展，塑料模具钢的种类增加了很多，并在原有钢种的基础上进行了大幅度改良，通过提高钢材冶金质量、增加预硬化硬度、改进生产工艺等方式来提高塑料模具钢的耐磨性能、抛光性能、耐蚀性能等，为适应现代塑料件的生产而不断发展。

　　考虑到偏析行为和纯度时，就必须使用特殊的熔炼工艺。

　　总结

　　随着汽车节能、舒适、安全、美观等方面的发展，市场对塑料模具制造商提出了更高的要求，并且塑料的使用范围也在慢慢扩大。例如，今天使用不同含量纤维的增强塑料，会影响到模具的耐磨损性能。在安全方面，含有阻燃添加剂的塑料越来越多地被使用，这对模具材料的耐蚀性能又提出了更高的要求。塑料制品的不断改进也在要求塑料模具钢做出相应的进步。

　　总之，汽车工业越来越重视电子移动性，且其发展空间巨大，这将反过来影响工模具钢材的发展。