緒論

1.模具材料現(xiàn)狀與發(fā)展

近年來，伴隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，我國的模具工業(yè)一直以每年15%左右的增速快速發(fā)展，在世界模具產(chǎn)值中所占比例顯著提高，其中，大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度，塑料模和壓鑄模比例增大。模具材料的選用、制造精度、制造質(zhì)量、制造周期、生產(chǎn)成本、使用壽命等，將直接影響工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本和產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，并最終影響產(chǎn)品的市場競爭力。模具制造的首要問題是模具材料。制造模具及其零件的材料有很多，如鋼，鑄鐵，非鐵合金及其合金、高溫合金、硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、有機高分子材料、無機非金屬材料、天然或人造金剛石等。但其中鋼是用得最多、應用范圍最廣的材料。

1）模具材料的應用現(xiàn)狀

目前，我國模具鋼的產(chǎn)量已躍居世界前列。經(jīng)過幾次鋼種整頓的標準修正，在GB/T1299—2000《合金工具鋼》標準中包含了37個鋼種，基本上形成了我國特色的模具鋼系列。據(jù)冶金工業(yè)聯(lián)合會調(diào)研，我國模具鋼按照使用狀態(tài)主要分為：塑料模具鋼，約占60%；沖壓模具鋼，約占20%；壓鑄模具鋼，占6%～8%。雖然近幾年我國模具鋼制造水平取得了長足的進步，但我國合金模具鋼與美、日、法及瑞士等國際先進水平相比還存在一定的差距，在品種、質(zhì)量、尺寸規(guī)格及性能等方面都難以滿足市場需求。主要表現(xiàn)如下：

（1）模具鋼品種、規(guī)格不全，低檔次較多，高檔次較少。高質(zhì)量、高性能模具鋼的品種較少。從品種方面，尚未形成塑料、玻璃、建材、陶瓷等專用的模具鋼系列。鋼材中扁鋼、模塊、精料制品比例比較低，鋼材的利用率較國外低10%左右。為滿足制造大型、精密、復雜、高壽命模具的需要，國外發(fā)展預硬化鋼，而國產(chǎn)鋼基本上停留在退火階段或熱軋狀態(tài)供貨，并且供貨周期較長，這是我國家電行業(yè)大量進口模具鋼的主要原因。

（2）模具鋼的專業(yè)化生產(chǎn)程度較低。鋼材的質(zhì)量、性能穩(wěn)定性較差，外觀質(zhì)量較差。中國模具鋼分散在幾十個企業(yè)生產(chǎn)，大部分生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝裝備不配套，特別是后部工序，深加工設(shè)備落后，從而制約國產(chǎn)模具鋼質(zhì)量和性能的提高。

（3）模具鋼供銷渠道有待暢通。模具制造多為單件或小批量生產(chǎn)，并具有所需鋼材的品種多、規(guī)格多、數(shù)量少、需求供貨及時的行業(yè)特點，與冶金廠的批量生產(chǎn)有矛盾。國外通過鋼材商店可隨時解決零售問題。國內(nèi)近幾年來也出現(xiàn)了部分代理商、鋼材商店等中間銷售環(huán)節(jié)，但在模具鋼銷售的服務意識和水平與國外先進水平還有一定差距，影響了國產(chǎn)模具鋼的推廣和應用。

（4）生產(chǎn)工藝和裝備方面相對落后。特殊鋼的質(zhì)量控制、檢測手段落后，缺乏熱處理深度加工和在線質(zhì)量檢驗設(shè)備。缺少生產(chǎn)高性能粉末冶金模具鋼的設(shè)備。缺乏專業(yè)化生產(chǎn)的模具鋼生產(chǎn)線和模具鋼開發(fā)中心。

2）模具材料的發(fā)展趨勢

隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料的不斷涌現(xiàn)，模具的工作條件日益苛刻，對模具材料的性能和品質(zhì)等方面提出了更高的要求。近年來，我國開發(fā)了許多具有不同特性的、適應不同要求的新型模具材料，在材料品種、冶金質(zhì)量、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備等方面取得了較大的進步。為了滿足制造業(yè)發(fā)展的需要，模具材料的主要發(fā)展方向綜述如下：

（1）制造和引進更加先進的各種類型的模具材料，并進一步完善系列化、標準化，以滿足各類型模具的用材需求。

（2）模具材料的品種規(guī)格向多樣化、精料化、制品化發(fā)展。近年來，在模具的設(shè)計和制造過程中，廣泛采用CAD和CAM技術(shù)，使得材料利用率和模具的生產(chǎn)效率大大提高，制造周期大為縮短。為了進一步提高模具的材料利用率和生產(chǎn)效率，降低模具的生產(chǎn)成本，滿足我國制造業(yè)發(fā)展的需要，首先是對模具制造需要的各種各樣的扁鋼和厚鋼板進行標準化和系列化，并制定出詳細的技術(shù)規(guī)范。例如，鍛造扁鋼、熱軋扁鋼、熱軋板材、冷拉扁鋼和圓鋼等均由專業(yè)模具鋼廠供應，稍作裁切即可直接使用。其次是模具材料日趨精料化，即由模具鋼廠直接供應經(jīng)過機械加工的高精度、無熱處理缺陷的各種規(guī)格和各種材質(zhì)的精料。再次是向制品化方向發(fā)展。對于常用的模具零部件，如模板、模塊、導套、導柱、推桿、頂桿等制品，由專業(yè)鋼廠批量生產(chǎn)，可確保熱處理質(zhì)量和精度要求。

（3）模具鋼性能高級化。首先要進一步提高模具鋼的冶煉質(zhì)量，高純度的模具鋼，不但可以提高鋼的性能，還可以提高鋼材的內(nèi)在質(zhì)量，從而延長模具的使用壽命。經(jīng)研究表明，鋼中硫、磷的質(zhì)量分數(shù)從0.03%降到0.01%以下，沖擊韌度可提高一倍以上。其次是生產(chǎn)等向性模具鋼，使鋼材的橫向性能與縱向性能接近，當模具受到多向應力時不至于某個方向過早失效而影響使用壽命。

總之，今后我國模具鋼技術(shù)的發(fā)展方向，主要是積極發(fā)展國際技術(shù)合作，發(fā)展高質(zhì)量和高性能鋼種，完善系列化和標準化，發(fā)展精料化、高級化和專業(yè)化生產(chǎn)，同時采用先進的工藝和裝備，使我國模具材料的生產(chǎn)盡快趕超世界先進水平。

2.本課程的性質(zhì)和要求

本課程是模具制造專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程，也可供機械類各專業(yè)學習。學習本課程的目的是使學生了解現(xiàn)代模具制造業(yè)的發(fā)展狀況和趨勢，知道模具制造的一般性工藝問題，掌握各類模具鋼的分類、特性和熱處理方法及使用范圍，重點掌握模具的質(zhì)量、壽命、成本與模具鋼的選擇及熱處理之間的關(guān)系，學會正確選用模具鋼及其熱處理方法。

本課程與熱加工、冷加工工藝聯(lián)系緊密，學習過程中要融會貫通。同時本課程還是一門實踐性很強的課程，與生產(chǎn)實踐聯(lián)系十分緊密。學生在學習過程中，應當安排參觀一些模具制造廠家和模具使用廠家，以增加感性知識。

通過本課程的學習應達到以下教學目標：

（1）了解模具材料的分類、性能、選用、生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等。

（2）了解鋼的熱處理原理和金屬材料的組織結(jié)構(gòu)，掌握各種熱處理工藝的特點、工藝過程及其應用范圍。

（3）掌握常用金屬材料的分類、牌號和性能特點，能合理選用金屬材料。

（4）掌握常用冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼的特性和選用。

（5）了解模具的表面工程技術(shù)和常見模具失效的修復方法。