010年我國(guó)模具行業(yè)收入從2003年的140億元快速增長(zhǎng)到1400億元,8年間增長(zhǎng)10倍,年平均增長(zhǎng)率在28%以上。金融危機(jī)僅僅使行業(yè)增速放緩到12.5%,仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GDP的增速,可見我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國(guó)模具鋼行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告前瞻》顯示,我國(guó)模具工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期,這極大地促進(jìn)了模具鋼消費(fèi)、應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。2010年我國(guó)的模具鋼消費(fèi)額達(dá)到129億美元,同比增長(zhǎng)20%,我國(guó)連續(xù)五年成為全球模具鋼消費(fèi)量的國(guó)家,占全球消費(fèi)量的21%,同期國(guó)內(nèi)模具鋼產(chǎn)值只有70億美元,雖然已經(jīng)是全球第三大模具鋼生產(chǎn)國(guó),但是供需缺口達(dá)到59億美元,進(jìn)口依存度高達(dá)46%,且模具和出口模具的材料幾乎全部依靠進(jìn)口。
《模具行業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》提出發(fā)展總目標(biāo),十二五期間我國(guó)模具工業(yè)總額銷售要達(dá)到1740億元左右,其中出口額占15%(即達(dá)到40億美元,在5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)翻一番);國(guó)產(chǎn)模具自配率達(dá)85%以上,中模具自配率占40%以上;模具生產(chǎn)周期提高20%-30%;使用壽命提高20%-30%。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院中國(guó)模具鋼行業(yè)研究小組表示,上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),無(wú)疑將對(duì)我國(guó)的模具材料,特別是模具鋼提出更高、更嚴(yán)格的要求,同時(shí)也為我國(guó)模具鋼行業(yè)提供了更廣闊的的發(fā)展空間。
3 工藝性能
在模具生產(chǎn)成本中,材料費(fèi)用一般占10%~20%,而機(jī)械加工、熱處理、裝配和管理費(fèi)用占80%以上,所以模具材料的工藝性能是影響模具的生產(chǎn)成本和制造難易的主要因素之一。
3.1 可加工性
熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;熱作模具用鋼冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬于過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此必須嚴(yán)格控制熱加工和冷加工的工藝參數(shù),以避免產(chǎn)生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質(zhì)的含量,改善鋼的組織狀態(tài),以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產(chǎn)成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀(jì)30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或?qū)е履>咪撝刑嫉氖脑?,發(fā)展了各種易切削模具鋼,以進(jìn)一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
3.2 淬透性和淬硬性
淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火前的原始組織狀態(tài);淬硬性則主要取決于鋼中的含碳量。對(duì)于大部分的冷作模具鋼,淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對(duì)于熱作模具鋼和塑料模具鋼,一般模具尺寸較大,尤其是制造大型模具,其淬透性更為重要。另外,對(duì)于形狀復(fù)雜容易產(chǎn)生熱處理變形的各種模具,為了減少淬火變形,往往盡可能采用冷卻能力較弱的淬火介質(zhì),如空冷、油冷或鹽浴冷卻,為了得到要求的硬度和淬硬層深度,就需要采用淬透性較好的模具鋼。
3.3 淬火溫度和熱處理變形
為了便于生產(chǎn),要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當(dāng)模具采用火焰加熱局部淬火時(shí),由于難于準(zhǔn)確地測(cè)量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時(shí),尤其是在淬火過程中,要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為保證模具質(zhì)量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的精密模具,淬火后難以修整,對(duì)于熱處理變形程度的要求更為苛刻,應(yīng)該選用微變形模具鋼制造。
3.4 氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過程中,如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象,就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低;因此,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對(duì)于含鉬量較高的模具鋼,由于氧化、脫碳敏感性強(qiáng),需采用特種熱處理,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
3.5 其他因素
在選擇模具鋼時(shí),除了必須考慮使用性能和工藝性能之外,還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價(jià)格。模具鋼一般用量不大,為了便于備料,應(yīng)盡可能地考慮鋼的通用性,盡量利用大量生產(chǎn)的通用型模具鋼,以便于采購(gòu)、備料和材料管理。另外還必須從經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合分析,考慮模具的制造費(fèi)用、工件的生產(chǎn)批量和分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面分析,以終選定合理的模具材料。