热作模具钢H13的特点及发展方向
①H13钢是世界上普遍使用的强韧兼具的热作模具钢，具有高的淬透性和抗热裂能力。很多场合应用于制造铝合金压铸模具。
②H13钢的国内牌号为4Cr5MoSiVl，现在正在向低Si高Mo方向发展。
③H13钢的表面改性主要有铁素体氮碳共渗或者硫氮碳共渗以及物理气相沉积硬膜等方法， 更为优越的办法是这些方法进行合理组合。

热作模具钢H13以及铝合金压铸模的表面改性目前主要在以下两个方面：
（1）铁素体氮碳共渗和硫氮碳共渗技术和（2）PVD涂层技术。国内外在这两方面进行的研究论文有了发表， 但具体工业应用报导不多。专门从事材料表面改性技术的法国HEF集团在一些国际性会议上以论文形式报导了H13钢表面改性工业应用的实例，同时艾福表面处理技术（上海）有限公司（HEF Shanghai）结合舍福表面处理技术有限公司（TS Shanghai）的实践汇同国外的相关文献（尤其是NADCA的专家和Case Western Reserve 大学教授的工作）作一定描述。
解决H13钢表面改性问题的最佳途径是在模具材料表面涂覆硬膜，使其不被铝合金熔液润湿，同时涂覆的硬膜也赋予模具材料表面的腐蚀磨损抗力。HEF集团对汽车转向操作系统的铝合金工件压铸成型模具中的挺杆（38CDV5，相当于H13钢）表面沉积3μm厚的CERTESS SD 涂层，其硬度可达4000～4500HV，使用温度可达800℃，还可抗铝合金的黏结，使用寿命提高至10万次，是未进行沉积处理挺杆的6~7倍。

对如何获得这种不被液态金属润湿的硬质膜， Colorado School of Mines(CSM)的D.Zhong和J.J.Moore等提出多层优化涂膜的结构是：
①先对H13模具基体进行表面改性，如采用铁素体氮碳共渗或离子渗氮；
②50～100nm的结合中间层（adhesion interlayer）如Ti或Cr；
③调整基材和涂层之间由于压铸作业引起的热残余应力的中间过度层（intermediate graded layer），这可应用有限元模拟方法确定，他们举例认为，这取决于所选的工作硬化层，当工作层选用Al2O3层时，这中间过渡层为Ti－Al－N梯度层；
④工作涂层，与液态金属或玻璃不相润湿（non wetting）， 对Al合金压铸，可采用CrN，TiAlN，TiCB和Al₂O₃等。相应多层结构膜总厚在5～8μm之间。
在模具工件上通过PVD技术获得优异质量的涂层， 应该依赖于高性能的设备和能优化选择的工艺参数。这种设备最好具有下述技术要求：
①涂覆处理温度低；
②绕涂性好；
③涂层沉积均匀；
④采用增强离化率技术；
⑤精确的涂层成分控制；
⑥一定的沉积速率；
⑦能进行多层复合涂；
⑧能得到纳米结构的涂层；
⑨具有PVD和CVD的工作模式；
⑩能边涂覆边刻蚀，获得最佳的涂层质量。

法国HEF集团发展并应用等离子体增强磁控溅射（PEMSTM）技术对涂层的沉积过程进行精确的控制。应用PEMSTM技术可以达到涂层最高理论密度。HEF集团真空涂层设备和技术因此在世界上处于领先地位。概括地说，HEF的设备和技术的主要优势在于：
①可以独立地对离子的流量和能量进行控制，从而得到最高密度和性能的涂层；
②采用独特的OES系统对等离子体波长进行测量，实现涂层成分的精确控制；
③获得的所有硬质涂层都具有纳米级（≤20nm）结构；
④低电压、高真空度环境下均匀的轰击，可以极大地减弱尖角效应；
⑤在抽真空的同时进行加热，充分迅速地去除水分，获得优质、高效的沉积效果；
⑥最低处理温度可达到80℃，可用于对几乎所有材料，包括铝合金和聚合物材料进行涂层加工；
⑦一台设备同时拥有PVD和PACVD加工模式，给客户的技术升级以充分的支持。

一、科目：模具钢的基本认识，特别是塑料钢

　　二、简介：

　　1. 钢材种类极杂且多，其中模具用钢材分三类：

　　指标倾向

　　a. 塑料模具钢：高抛光度

　　b. 热作工具钢：高强度、耐高温

　　c. 冷作工具钢：耐高压、耐磨损——‘高速工具钢’为其一分支

　　2. 常见牌号标志：

　　a. JIS——日本工业规格

　　b. ASTM——美国材料试验协会规格

　　c. AISI——美国钢铁协会规格

　　d. DIN——德国国家规格

　　e. GB/YB——中国标准

　　三、使用惯例：检附典型厂商产品型录

　　1. P20，最常用的塑料钢

　　2. PDS5，类似P20，但比P20难加工，缺点是温度较高易硬化

　　3. PDS1，不等于S45C，不是型腔用，使用在模架，以降低成本

　　4. 若要求耐用性，则模架材料S50C或S55C，国内常见克难办法为S45C锻打，硬度更高，耐磨性比S50C更好。注：曾有人表示S45C锻打优于S50C的耐磨性，事实上,该S50C恐有伪劣产品之嫌

　　5. 型腔钢材对硬度要求高于P20时，可选用NAK80，利于耐用

　　6. 选择倾向：

　　a. 塑胶钢：即用在塑胶射出成模，再区分镜面抛光、耐蚀性等要求

　　b. 冷作钢：用在导柱套标准零件，也用在精密五金模或耐磨的塑胶模或冷冲模

　　c. 热作钢：铝或锌合金压铸模

　　7. 塑料钢许多都是预硬型，以免热处理变形

　　8. 各类钢材成份倾向：中碳：含C量0.3—0.8%

　　a. 塑料钢：中碳或低碳 少量镍铬系(1—10%)或中量接近SUS420不锈钢铬系(>10%) 耐腐蚀

　　b. 热作钢：中C，少量Cr

　　c. 冷作钢：高C 注：高速钢：高C，少量钨钼钒系(甚至加钴)。加少量铬可增加强度。

　　9. 大类区分解说：

　　a. 冷作钢： 此类钢种在常温下使用，由于硬度高与耐磨要求，含碳量属于高碳钢(C>0.8%),甚至加入少量多钨钼钒元素，表助于提高耐磨性，另外，高硬度须防范发脆，故添加铬(约4—12%)以提高韧性和强度，也常辅之以锰元素

　　b. 热作钢： 此类钢种主要要求在于500—850℃左右较高温度的使用环境，故而耐高温的钨钼钒系元素与冷作钢相当，因其耐磨性非主要要求，是以含碳量仅属于中碳钢(0.3—0.8%)，且其进而对韧性的影响减少，故含铬量略下降(约3—5.2%) 　

　c. 塑料钢： 模腔表面的耐磨蚀为其主要要求，故属于低碳钢(C<0.3%)以减少其氧化倾向，并添加中量铬或少量镍铬元素以提高其耐腐蚀性能

　　S136---------适用于材料含酸性物质,产量高,镜面要求的模具.

　　S136-SUP-----适用于材料含酸性物质,产量高,镜面要求的模具.相对S136此材料耐酸性更高,质地也更均匀.

　　8407---------适用于材料含酸性物质,产量高,外观要求不高的的模具.材料硬化以后韧性较好,常用于合金 压铸类的模具,塑胶材料中含较高玻纤的模具也常选用此材料.

　　H13----------性能与8407相当,但在硬化后韧性稍差,因此重合金类(如铜合金)的模具一般不建议使用.

　　S136H--------适用于材料含酸性物质,有一定外观要求,但产量一般的模具.

　　以上几乎都是防腐蚀性的材料,尤其S136和S136H之间的取舍是很多人一直难以决断的.在此说名,因S136需要硬化以后才能做精加工对于产量不高的模具如果选用,起制造成本相对于预加硬的S136H要高出约15%-20%.

　　NAK80-------这是一种优良的非防腐蚀性的材料,预硬的硬度达到40HRC左右,切削性能和抛光性能非常优秀,甚至可以达到镜面要求,但生产过程中会很快被酸性的物质所腐蚀而边得朦胧.但对与腐蚀性不太强,有没有外观要求的POM类材料,NAK80是个很好的选择.

　　718H---------欧美常用的非防腐蚀性的材料,预硬硬度一般在32HRC以上,切削性能和抛光性能非常好,常用在ABS,PP等较软的塑胶模具的型腔上.

　　738H---------非防腐蚀性的材料,预硬硬度一般在32HRC以上,切削性能和抛光性能一般,常用在ABS,PP等较 软的塑胶模具的内部,不建议用到成型产品外观的部分.以上所提的材料除NAK80外基本上都可以归于2344和P20材料家族,各位在选用时需尽量考虑到材料特性,生产要求,以及模具成本等综合考虑,本贴谨希望可以对后进的XDJM有参考之用.

　　2343和2344---为热作工具钢,个人认为这两种差不多.2343少用,2344用得多点.

　　2767---------多用于五金模中,2764本人不清楚

　　2083---------价钱平,可淬火用于酸性塑料,抛光性能好,也可以用2083H不用淬火.

　　高价模用.要镜面的时候用S136.

　　低价模用2083,

　　没酸性用NAK80或718H.

　　淬火HRC58度以上用718和S136,

　　8407的多用一勝百;

　　NAK80多用日本大同;

　　2344,2083等多用龙记. 我们一般都用2343ESU做模芯，其耐磨性和韧性及淬透性都很好。

　　2344除了有以上特点外更有利于冷却。

　　比较一下他和8407相比较各有什么不同?

　　2767强度和硬度都要好一点，但不利焊接和加工 2764同2343相比稍软一些，我看都用在靠破的地方 另外2083和9986都用来做一些长轴状的型心。 同一型号的, 带H的是指预硬钢; 不带H的没预硬,要软一些,没带H的常要热处理.

　　718H-------在普通塑胶模上用的最多了,738比718差一些.

　　NAK80------的抛光性能好, 常用于要抛光的模或透明料, 日本客人常要求用NAK80. 这料已加硬, 达HRC40多.

　　SKD11------可热处理到HRC60度以上, 常用来做插头模, 冲压模,刀模等.

　　DF2与SKD11类似---只是很多奸商常用国产料充当.

　　SKD61------一种热作模具钢, 可用于压铸模,常热处理到HRC50左右, 韧性很好. 也常用来做塑胶模的细小镶件.

　　H13--------是美国牌号, 与SKD61是相同的料.

　　NAK55与NAK80-----差不多, 但没用过.

　　635------做电木模.

　　236------一种不锈钢, 客人指定的, 用于PBT+30%GF的料.

　　S136-----耐腐蚀性很好的料, 抛光性也好, 常用与放出腐蚀气体及有腐蚀性的料, 也常用于透明料.

　　S136H----就是S136的预硬料, 用途不用我说了

　　1.对于像PC、PBT+GF、PA等料的塑胶模，要做硬模，选用SKD61料热处理至HRC48-52度就很经济了。

　　2.对于PC透明料，或者模面要求抛光，或者会放出腐蚀气体料的硬模，选用S136热处理是一个不错的选择。

　　3.对于电木模类的热固性塑胶模具，采用SKD61、8407热处理均可。但在进浇点处另镶白钢镶件或者镶乌钢镶件。乌钢的耐磨性最好，但不能用传统机加工法加工，只能用线割、电火花等特种加工。

　　4.对于要嵌入五金件在模内成型的，为防止五金件对模具的磨损，应选用SKD11热处理至HRC60度以上为好。

　　S136-----耐腐蚀性很好的料, 抛光性也好, 常用与放出腐蚀气体及有腐蚀性的料, 也常用于透明料.

　　9. 大类区分解说：

　　b. ASTM??美国材料试验协会规格

　　1. P20，最常用的塑料钢

　　S136---------适用于材料含酸性物质,产量高,镜面要求的模具.

　　b. 冷作钢：用在导柱套标准零件，也用在精密五金模或耐磨的塑胶模或冷冲模

　　c. 冷作工具钢：耐高压、耐磨损??'高速工具钢'为其一分支

　　1.对于像PC、PBT+GF、PA等料的塑胶模，要做硬模，选用SKD61料热处理至HRC48-52度就很经济了。

　　S136---------适用于材料含酸性物质,产量高,镜面要求的模具.

　　635------做电木模.

　　718H---------欧美常用的非防腐蚀性的材料,预硬硬度一般在32HRC以上,切削性能和抛光性能非常好,常用在ABS,PP等较软的塑胶模具的型腔上.

　　9. 大类区分解说：

　　718H-------在普通塑胶模上用的最多了,738比718差一些.

　　我们一般都用2343ESU做模芯，其耐磨性和韧性及淬透性都很好。2344除了有以上特点外更有利于冷却。比较一下他和8407相比较各有什么不同?

　　DF2与SKD11类似---只是很多奸商常用国产料充当.

　　4. 若要求耐用性，则模架材料S50C或S55C，国内常见克难办法为S45C锻打，硬度更高，耐磨性比S50C更好

　　2764同2343相比稍软一些，我看都用在靠破的地方

　　模具钢的基本认识，特别是塑料钢

　　H13----------性能与8407相当,但在硬化后韧性稍差,因此重合金类(如铜合金)的模具一般不建议使用.

　　SKD11------可热处理到HRC60度以上, 常用来做插头模, 冲压模,刀模等.

　　2. PDS5，类似P20，但比P20难加工，缺点是温度较高易硬化

　　c. AISI??美国钢铁协会规格

　　2767---------多用于五金模中,2764本人不清楚

　　H13--------是美国牌号, 与SKD61是相同的料.

　　a. 塑胶钢：即用在塑胶射出成模，再区分镜面抛光、耐蚀性等要求