模具钢材完全指南——从选材到热处理的全方位手册
[Q] 核心问题:**摘要**:本文系统梳理模具钢的分类体系、主流牌号参数对比、选材原则、热处理工艺及最新市场行情,是模具从业者的钢材选型参考手册。全文约5000字,含数据表8张。
一句话回答:**摘要**:本文系统梳理模具钢的分类体系、主流牌号参数对比、选材原则、热处理工艺及最新市场行情,是模具从业者的钢材选型参考手册。全文约5000字,含数据表8张。
核心原理
模具钢按使用工况分为三大类:冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢。此外还有粉末冶金高速钢等特种材料。
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│ 模具钢分类体系 │
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│ 冷作模具钢 │ 热作模具钢 │ 塑料模具钢 │
│ Cr12/Cr12MoV│ H13/2344 │ P20/718H/NAK80 │
│ DC53/SKD11 │ 8407/DAC │ S136/2311 │
│ D2/2379 │ Dievar │ 2738 │
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│ 工作温度<300℃│ 工作温度600℃ │ 工作温度<200℃ │
│ 硬度HRC58-64│ 硬度HRC44-52│ 硬度HRC28-52 │
│ 室温冲裁/成型│ 压铸/热挤压 │ 注塑成型 │
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冷作模具钢在室温下工作,要求高硬度、高耐磨性和足够的韧性。主要牌号及参数如下:
| 牌号 | 国际对照 | 硬度(HRC) | 碳含量(%) | 铬含量(%) | 耐磨性 | 韧性 | 典型应用 |
| Cr12 | DIN 1.2080 | 60-64 | 2.0-2.3 | 11.5-13.0 | ★★★★☆ | ★★☆☆☆ | 简单冲头、冷冲模 |
| Cr12MoV | SKD11 | 58-62 | 1.45-1.70 | 11.0-12.5 | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | 冷冲模、硅钢片冲模 |
| Cr12Mo1V1 | D2 / 2379 | 60-63 | 1.40-1.60 | 11.0-13.0 | ★★★★★ | ★★★☆☆ | 高耐磨冲模 |
| DC53 | - | 60-63 | 0.90-1.05 | 7.0-8.0 | ★★★★☆ | ★★★★☆ | 精密冲裁、冷锻模 |
| 9CrWMn | O1 | 58-62 | 0.85-0.95 | 0.50-0.80 | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | 小冲模、样板 |
选型要点:
- Cr12是最经济的选择,适合磨损不大的简单冲裁
- Cr12MoV添加Mo+V细化晶粒,韧性优于Cr12
- DC53韧性是Cr12MoV的2倍,适合精密冲裁
- 粉末高速钢(ASP23/ASP30)耐磨性极强但价格高
热作模具钢在高温下工作,需要红硬性、抗热疲劳和热稳定性:
| 牌号 | 国际对照 | 工作硬度(HRC) | 最高工作温度(℃) | 抗热疲劳 | 典型寿命(万次) | 适用工艺 |
| H13(4Cr5MoSiV1) | 1.2344 / SKD61 | 44-50 | 600 | ★★★★☆ | 8-15 | 铝压铸、热挤压、热锻 |
| DAC(改良H13) | - | 46-51 | 620 | ★★★★☆ | 10-18 | 铝合金压铸 |
| 8407 | - | 46-52 | 620 | ★★★★★ | 12-20 | 高端铝合金压铸 |
| Dievar | - | 48-54 | 650 | ★★★★★ | 15-25 | 铝合金、镁合金压铸 |
| 5CrNiMo | L6 | 40-48 | 500 | ★★☆☆☆ | 5-8 | 大锻模 |
| 3Cr2W8V | H21 | 44-50 | 650 | ★★★☆☆ | 6-10 | 铜合金压铸、热挤压 |
选型口诀:
- 锌合金(400℃) → H13/SKD61足够
- 铝合金(660℃) → 8407/DAC以上
- 镁合金(650℃) → Dievar/YHD3
- 黄铜(900℃+) → 专用耐热钢
塑料模具钢品种最多,从普通模架到镜面模具各有专攻:
| 牌号 | 出厂硬度(HRC) | 抛光等级 | 耐腐蚀性 | 价格(元/kg) | 典型应用 |
| P20(3Cr2Mo) | 28-35(预硬) | SPI B1 | 一般 | 8-15 | 通用注塑模架 |
| 718H(3Cr2NiMo) | 33-38(预硬) | SPI A2 | 较好 | 12-20 | 高光/透明件 |
| NAK80 | 37-43 | SPI A1 | 良好 | 25-40 | 精密电子产品 |
| S136(4Cr13) | 48-52 | SPI A1镜面 | 优异 | 20-40 | 光学镜片/PVC |
| 2738(1.2738) | 30-36(预硬) | SPI B2 | 一般 | 12-18 | 大型注塑模 |
| H13 | 48-52 | SPI B1 | 较好 | 15-35 | 高温工程塑料 |
注:抛光等级参照SPI标准,A1为最高镜面级别,B1以下为普通工业表面。
| 模具类型 | 推荐钢材 | 理由 |
| 注塑模(普通) | P20 / 718H | 性价比高,预硬态可直接加工 |
| 注塑模(高光) | NAK80 / S136 | 镜面抛光,适合透明产品 |
| 注塑模(腐蚀性塑料) | S136 | 耐PVC/POM腐蚀 |
| 压铸模(铝合金) | H13 / 8407 | 抗热疲劳,寿命8-20万次 |
| 压铸模(镁合金) | Dievar / YHD3 | 超强热韧性 |
| 冲裁模(普通) | Cr12MoV | 通用型,性价比好 |
| 冲裁模(精密) | DC53 | 韧性好,不易崩刃 |
| 冲裁模(超长寿命) | ASP23 | 粉末钢,耐磨性极强 |
| 热锻模 | 5CrNiMo / H13 | 根据锻件温度选择 |
| 热挤压模 | H13 / 3Cr2W8V | 根据挤压材料温度 |
| 预算等级 | 冷作模 | 热作模 | 注塑模 |
| 经济型(元/kg<15) | Cr12 | 5CrNiMo | P20 |
| 标准型(15-30) | Cr12MoV | H13(普通) | 718H |
| 高端型(30-60) | DC53/D2 | SKD61/8407 | NAK80 |
| 顶级(60+) | ASP23/ASP30 | Dievar | S136一胜百 |
误区一:模具钢越硬越好。
正解:硬度和韧性是矛盾关系。冲压模硬度过高会崩刃,压铸模硬度过高会加速热裂。
误区二:进口钢一定比国产好。
正解:抚顺特钢、大冶特钢等国内大厂的产品质量已接近国际水平,性价比更高。
误区三:不同牌号可以随便替换。
正解:替换必须考虑工艺参数调整,尤其是热处理温度和冷却方式。
原材料 → 锻造 → 退火 → 粗加工 → 淬火 → 回火 → 精加工 → 表面处理(可选)
| 钢种 | 退火温度(℃) | 淬火温度(℃) | 淬火介质 | 回火温度(℃) | 最终硬度(HRC) |
| Cr12 | 850-870 | 960-980 | 油/空冷 | 200-250 (×2-3次) | 60-64 |
| Cr12MoV | 850-870 | 1020-1040 | 油/空冷 | 180-520 (回火二次硬化) | 58-62 |
| H13 | 840-880 | 1020-1050 | 油/真空 | 540-620 (×2次) | 44-50 |
| 3Cr2W8V | 830-860 | 1050-1100 | 油 | 560-620 (×2-3次) | 44-50 |
| S136 | 800-850 | 1000-1050 | 油/真空 | 180-250 | 48-52 |
| 718H | (预硬态) | - | - | - | 33-38 |
冷作模具钢淬火:
- 预热:800-850℃,防止升温过快导致变形
- 淬火温度不宜过高,防止过热晶粒粗大
- 大截面需延长保温时间,确保奥氏体化充分
- 回火2-3次消除残余奥氏体,尺寸稳定性好
热作模具钢淬火:
- 预热:650-750℃ + 800-850℃分段预热
- 真空热处理效果最好,表面不脱碳
- 回火后务必快冷至室温,防止回火脆性
- 多次回火(2-3次)确保组织转变充分
真空热处理优势:不氧化、不脱碳、变形小、表面光洁,是高端模具钢的标配工艺。H13、8407、Dievar等热作钢强烈推荐真空处理。
| 技术 | 工艺温度(℃) | 表层硬度(HV) | 硬化深度(mm) | 适用钢种 | 优点 | 缺点 |
| 渗氮 | 500-570 | 900-1200 | 0.1-0.5 | 热作钢 | 变形小、耐磨 | 深度浅 |
| 渗硼 | 950-1000 | 1400-1800 | 0.05-0.3 | 冷作钢 | 极高耐磨 | 脆性大 |
| PVD-TiAlN | 400-500 | 2600-3500 | 0.002-0.008 | 各类模具钢 | 高性能涂层 | 价格高 |
| 气相沉积CVD | 800-1050 | 1800-2500 | 0.005-0.015 | 高速钢/硬质合金 | 结合强度好 | 需回火补抽 |
以下为2026年5月市场均价,单位元/kg:
| 牌号 | 国产价格 | 进口/高端价格 | 产地参考 |
| Cr12 | 8-15 | - | 宝钢/抚顺 |
| Cr12MoV | 12-20 | 18-25 | 宝钢/长城 |
| Cr12Mo1V1(D2) | 18-30 | 35-50 | 进口/国产 |
| H13(电渣) | 20-35 | - | 抚顺/长城 |
| H13(普通) | 15-25 | - | 宝钢/大冶 |
| SKD61(日立) | - | 30-50 | 日立/大同 |
| 8407(一胜百) | - | 50
节点:L1-02
状态:published
更新:2026-06-06
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