模具钢（Mold Steel）是专门用于制造模具的特种钢材，具有高硬度、耐磨性、红硬性、高韧性及良好的热处理性能。根据工作条件和用途，模具钢可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三大类，广泛应用于汽车、电子、家电、航空航天等领域，被誉为“现代工业之母”。

一、定义与分类

1. 定义
   模具钢是通过合金化和热处理工艺制成，用于制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢材。其性能直接影响模具的寿命、精度和生产成本。

2. 分类

• 用途：注塑模、吹塑模等塑料成型模具。

• 特点：预硬型（如718）、时效硬化型（如P20），抛光性好，耐腐蚀。

• 典型钢号：718、SM48、P20等。

• 用途：热锻模、压铸模、热挤压模等高温模具。

• 特点：中碳合金钢（如H13），红硬性好（500-600℃保持硬度），抗热疲劳。

• 典型钢号：H13、1.2344（SKD61）等。

• 用途：冷冲压、冷挤压、冷拉伸等冷加工模具。

• 特点：高碳高铬（如Cr12MoV），硬度≥60HRC，耐磨性优异。

• 典型钢号：Cr12MoV（D2）、718（3Cr2NiMo）等。

• 冷作模具钢

• 热作模具钢

• 塑料模具钢

二、性能要求

模具钢需满足以下关键性能：

1. 硬度与耐磨性：冷作模具钢硬度≥60HRC，热作模具钢≥40HRC，塑料模具钢≥35HRC。

2. 红硬性：热作模具钢在高温下保持硬度（如H13钢在550℃红硬性优异）。

3. 韧性：避免模具脆性断裂，冷作模具钢需通过热处理优化碳化物分布。

4. 淬透性：确保模具截面均匀硬化（如Cr12MoV通过电渣重熔提高淬透性）。

5. 加工性能：易切削、抛光（如718钢预硬态减少热处理工序）。

三、应用领域

1. 汽车行业：占模具钢消费量35%，用于车门、保险杠等冲压模具。

2. 家电行业：占20%，如冰箱、洗衣机外壳模具（常用718钢）。

3. 电子通讯：占20%，手机、电脑外壳模具（需高精度和耐腐蚀性）。

4. 建材与军工：塑料门窗模具、航空航天零件模具等。

四、市场现状

1. 产能与竞争

• 2022年中国模具钢产能208.2万吨，CR5集中度达92.6%，天工国际（35.1%）、齐鲁特钢（27.3%）为龙头。

• 高端市场被进口产品占据（如日本大同、瑞典一胜百），价格是国内产品的3-6倍。

2. 高端化趋势

• 高性能高速钢占比提升（如HSP41钢硬度≥70HRC），替代传统普通高速钢。

• 国产替代加速，2025年高端市场份额预计达40%。

五、发展趋势

1. 材料创新

• 粉末冶金钢：如1.2379 ESR（X153CrMoV12），碳化物均匀分布，寿命提升30%。

• 耐蚀钢：420不锈钢用于腐蚀性塑料模具。

2. 绿色工艺

• 电渣重熔（ESR）、真空脱气技术减少杂质，提升材料纯净度。

3. 智能化应用

• AI优化热处理参数，降低变形率（如Cr12MoV深冷处理后寿命提高10倍）。

六、典型钢种举例

总结

模具钢是制造业升级的核心材料，其性能与工艺直接影响产品精度和成本。未来，随着高端化、绿色化和智能化技术的突破，模具钢将向更高性能、更长寿命方向发展，支撑汽车、电子、航空航天等产业的高质量发展。