2022中国工模具材料及配件大全

合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响

藤松 威史·横井 大円·辻井 信博

于 红（译）

（东北特殊钢集团股份有限公司技术中心，辽宁大连 116105）

【摘要】研究了C、Cr、V合金元素对高碳高合金冷作模具钢淬回火硬度的影响。①P值（P：-

137.5C+10.5Cr-8.75Mo +77.5V）是衡量Ms温度变化的一个重要因素，是通过计算残余奥氏

体量（γR）和淬火钢的硬度（HQ）得到；②Ms温度随P值的增加呈线性递增，γR的量则减少，HQ

值首先递增，在P值约为-50时HQ达到峰值；③P值在-40和-70之间，通过合理设计C、Mo和

V的含量，与γ相固溶体得到高H（T HT：钢的淬回火硬度），高HT通过少量的γR和充分的二次硬

化效果获得的，主要是Mo和V的碳化物质点的二次析出所产生的硬化效果；④通用冷作模

具钢在常规奥氏体化温度（1,323K）时，P值为-50 左右，HT可以达到64HRC以上。

关键词：高碳冷作模具钢；Ms温度；残余奥氏体；淬回火硬度；二次硬化

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.02.024

Effects of Alloying Elements on Hardness of Quenched

and Tempered Cold Work Tool Steel

Yu Hong

（Technology Center of Dongbei Special Steel Group Co.，Ltd., Dalian, Liaoning 116105, CHN）

【Abstract】In this study, effects of C,Cr,Mo and V alloying on hardness of quenched and tempered

high carbon cold work tool steels were investigated and summary is as follows:①The P value

(P:-137.5C + 10.5Cr-8.75Mo + 77.5V) which is a useful factor to explain variations of Ms

temperature ,amount of retained austenite (γR) and hardness of quenched steel (HQ) is obtained；

②Ms temperature increased linearly with the P value. Accordingly, amount of γR decreased. HQ

increased with the P value up to -50 and showed the maximum at the point；③In the P value

between -40 and -70,it was expected that C,Mo and V formed an optimum balance of solid

solution with γ phase for acquisition of high HT(HT: the peak hardness of quenched and tempered

steel).And high HT will be obtained by low amount of γ R and sufficient second hardening

precipitates on a basis of Mo and V carbide；④Steels with the P value near -50 achieved High HT

over 64HRC under conventional austenitizing temperature (1,323K) of general cold work tool steels.

Key words：high carbon cold work tool steel；Ms temperature；retained austenite ；quenched and

tempered hardness ；second hardening precipitate

1 引言

近年来，随着塑性加工技术的不断进步，大力倡导

精品模具，近终形产品，用于制造螺栓、汽车部件等的

精细冷冲模材料由于硬度不足造成尺寸精度下降的问

题屡见不鲜。通过塑性变形均匀使组织均匀化的同

时，还要具有必要的强度和硬度。通过精细加工，对模

具材料保持高度的尺寸精度、抵抗磨损消耗的要求越

来越高，高的强度和耐磨性是模具材料的最基本要求，

具有代表性的冷作模具钢SKD11淬回火硬度可以达到

60HRC以上，以满足使用要求。从SKH51高速工具钢

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·59·

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到SKS3合金工具钢都有淬回火硬度要求，高速钢系列

普遍要求高温淬火（≥1,423K），而合金工具钢SKS3耐

磨性略低，一般经高温回火产生二次硬化效果，通常需

要经过673K以上PVD及渗氮表面处理。大力开发新

型冷作模具钢，具有高速钢的硬度同时兼顾韧性配合

是冷作模具钢的发展趋势。高速钢与SKD11相比，需

要较高的淬火温度，使用范围具有局限性。

综上所述，高性能冷作模具钢开发的关键点：①具

有高速钢系列的高硬度（≥64HRC）；②可以进行表面

硬化处理（经2次高温回火）；③经与广泛应用的冷作

模具钢具有等同的热处理条件（1,303～1,323K）后，可

以得到良好的硬度。本研究旨在采用与广泛应用的冷

作模具钢经同等的淬回火工艺，通过成分计，合理的合

金元素配比，开发淬回火硬度不小于64HRC的新型冷

作模具钢。

2 Ms点、γR及合金元素的影响

2.1 实验方法

被称作影响冷作模具钢淬回火硬度的主要合金

元素：C、Cr、Mo、V（4 因子），成分设计：重量（%）：

0.90%~1.10%C，5.00%~7.50%Cr，3.00%~5.00%Mo，0~

0.50%V 范围设定。其他合金元素（Mn、Si、Ni 等）适

量。经真空精炼炉浇注 100kg 的钢锭进行实验，在

1,348K 锻造加工成直径ϕ30mm 棒材，再经 1,143K 退

火处理。试料的奥氏体温度（以下简称γ化温度）采取

广泛应用的冷作模具钢1,303K、1,323K两个温度保温

1.8ks，空冷淬火，对淬火硬度（以下，HQ），Ms点及γR进

行测定。如图1所示，测定冷却时热膨胀曲线的转变

点 Ms 点。在温度 773~873K 保温 3.6ks 后空冷，经两

次回火，测定最高的淬回火硬度（以下HT），以上材料

的生产及实验过程如图2所示。

图1 本研究Ms温度的定义

图2 实验过程

2.2 实验结果及分析

（1）Ms温度及合金元素的影响。

高硬度的冷作模具钢成分设计、Ms 点温度及碳

化物的控制是目前极为重要的课题。C、Cr、Mo、V是

工模具钢具有代表性的合金元素。碳溶于γ-Fe晶格

间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方

结构，为高温相，强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性

良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大

小有关。随着碳含量的增加，Ms点降低，碳含量的增

加，残余奥氏体（以下，γR）增加，导致淬火硬度降低。

Cr、Mo、V是强碳化物形成元素，有增加硬度、耐磨性

的作用，Cr和Fe形成连续固溶体，与碳形成多种碳化

物，增强耐磨性。Mo、V经高温回火特殊碳化物沉淀

析出，弥散分布，实现二次硬化。众所周知，Mo有降

低Ms点的作用，但不甚显著，Cr使Ms温度下降，作

用仅次于C、Mn，如果Cr以碳化物形式存在于奥氏体

中，将相对减少奥氏体中Cr和C的浓度，反而使Ms点

升高，所以真正对Ms点的升降具有决定作用的是淬

火时Cr在奥氏体中的浓度。V对Ms点及淬火后的残

余奥氏体含量的影响也取决于它在钢中的存在状态，

当 V 固溶于奥氏体中时，降低 Ms 点，并增加残余奥

氏体含量，但若以碳化物微粒状态存在时，将产生相

反的结果。诸多的Ms计算公式进行了综合考虑[1~3]

。

Lzumiyama对二元系平衡相图中合金元素对 Ms温度

的影响进行调查[4]

，V对Ms点也有上升作用。而且，通

过对高碳工具钢的Ms温度实测，与历来采用的低合

400 600 800 1000 1200

温度

Ms

长度变化

真空感应熔炼

ϕ180,100kg ingots

[C]0.90~1.10mass%

[Cr]5.00~7.50mass%

[Mo]3.50~5.00mass%

[V]0~0.50mass%

锻造（at1348K）

ϕ180→ϕ30

退火（at1143K）

奥氏体化

1303, 1323K-1.8ks, AC

温度

773~873K-3.6ks, AC, ×2

测量HQ、γR

测量HT

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·60·

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金钢的Ms温度计算公式存在很多分歧[1~7]

。在这里，

C、Cr、Mo、V与基体固溶，形成碳化物、奥氏体中实际

存在的浓度都要充分考虑。

本研究以实验测定为基础，求得 Ms 点及相应合

金元素比例。如图3所示，C、Mo的增加使Ms降低，特

别是C的影响较明显。这并不与历来的Ms计算公式

相悖。Cr、V在一定成分范围内使Ms点升高，在这里

Cr、V以碳化物形式存在于奥氏体中，将相对减少奥氏

体中的C、Cr、V的浓度，因而使Ms点升高。在这里合

金元素的影响（重量%）对Ms温度的综合影响提出参

数 P，P 值计算与历来 Ms 计算公式一样，合金元素对

其影响呈线性分布。

Pvalue=-137.50C+10.50Cr-8.75Mo+77.50V（mass %）

（1）

式中，C，Cr，Mo，V为熔炼分析。

图3 合金元素变化对Ms温度的影响

（2）P值、Ms点及γR关系。

首先，如图4所示，经整理后三者关系示意图。由

图可以看出：P值与Ms呈线性正比例关系，其线性方

程式如式（2）所示。

图4 合金元素变化对残余奥氏体的影响

Ms（K）=445.74+1.03P（r

2

=0.79） （2）

从图4可以明显看出，随着Ms的增加，淬火状态

的γR降低。在这里，Ms点的上升与淬火状态下马氏体

的变化相关。在高温回火时，产生二次硬化，这种硬

化作用是由于大量残余奥氏体在回火后冷却时转变

或分解而造成的，和钒、钼等碳化物形成元素，在淬火

后回火时，其特殊碳化物形成、沉淀析出、弥散分布所

导致的二次硬化机理并不相同。

（2）淬回火硬度与P值。

其次，如图5所示，经整理后P值、HQ、HT关系示意

图。随着P值的增加，γR减少，HQ单调增加，从实验结

果可以看出：P=-50 左右有最大值。C 对 P 值的影响

最为显著，高C区域（P值小）随着γR增加HQ减少，低C

区域（P 值大）马氏体中固溶 C 含量减少造成 HQ降

低。可以看出HT与P值有明显的关系。但成分设计

确保HQ＞63HRC时，HT≥64HRC的范围；通过合金元

素配比在满足而 HQ≥64HRC 时，对于 P 值（P=-40～

-70）的范围，进行合理成分设计，稳定控制 HT≥

64HRC。

图5 合金元素对硬度的影响

3 淬回火硬度及P值

3.1 实验方法

如上所述，由图5可以看出，P值控制在-40～-70

范围内可以得到不小于 64HRC 的淬回火硬度。这

里，由图4可知，HQ峰值时大约在P=-50左右，成分重

量%约：0.90%～1.10%C，5.00%～8.00%Cr，3.00%～

5.00%Mo，0.40～0.90%V 的 H1～H4 钢种的成分设计

（见表1）。

C Cr Mo V

奥氏体温度1,303K

奥氏体温度1,323K

Ms下降

Ms上升

200

50

00

50

0

50

00

-150

-200

温度变化（K/质量分数

%）

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

60

50

40

30

20

10

0

残余奥氏体量γ（R vol%）

500

450

400

350

300

250

Ms温度（K）

Ms temp.K

γR，%

奥氏体温 at1303K, 1323K

（r

2

=0.79）

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20

P值

68

66

64

62

60

58

56

54

硬度，HRC

HQ：淬火硬度

HT：淬回火硬度峰值

奥氏体温度 1,303K 1,323K

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·61·

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表1 钢的化学成分与P值 %

试验材料的生产工艺如图 2 所示，γ化温度分别

设定为：1,303K、1,313K、1,323K 3 个温度，开始测定

HQ、HT、γR。如表2所示，采用电解析出，X射线测定碳

化物。

表2 电解提取条件

3.2 实验结果分析

（1）H1～H4钢的硬度、Ms点及γR。

H1～H4 钢的 HQ、HT、Ms 点及γR如表 3 所示。在

1,303K 奥氏体化时，全部钢种 HT＜64HRC，1,323K 奥

氏体化时，全部钢种达到HT≥64HRC。

H2钢与H3、H4钢的差别变小，1,323K-1.8ks淬火

时，所有钢种可以达到几乎相同的硬度。Ms点、γR及HQ

与图 4、图 5 测定值几乎一致。然而，在 1,303K 保温

1.8ks淬火后，H1、H2与H3、H4相比HT低0.4~0.9个点，

随着淬火温度增加H1、H2和H3、H4的HQ差异减少。

（2）碳化物的变化。

对1,303K淬火的H1、H2和H3、H4钢产生的差异进

行深入研究。如图6所示，H1～H4钢的淬火态X射线衍

射结果分析。H1钢在1,303K淬火时M23C6碳化物衍射

峰值，与 1,323K 淬火时 M23C6碳化物衍射峰值不同。

钢

H1

H2

H3

H4

P

-44.3

-51.0

-47.2

-48.7

C

0.97

0.86

1.04

1.02

Cr

7.97

5.97

6.05

6.05

Mo

3.10

3.02

3.48

4.24

V

0.42

0.40

0.81

0.84

电解条件

电解液

电压

电流

周期

气压

滤纸

残余重量

89%甲醇

10%乙酰丙酮

1%氯化四甲铵

-200Mv（常量）

200～300Ma

3.6ks

惰性气体（Ar）

0.2μm mesh

0.3g

Steel

H1

H2

H3

H4

P

-44.3

-51.0

-47.2

-48.7

1,303K-1.8ks，AC

Ms（K）

393

398

418

408

γ（R vol%）

17.5

22.0

20.5

20.5

H（Q HRC）

64.1

64.6

65.4

64.9

H（T HRC）

63.2

62.9

63.6

63.8

1,313K-1.8ks，AC

Ms（K）

358

343

398

393

γ（R vol%）

19.5

23.0

21.5

22.0

H（Q HRC）

64.3

64.2

65.0

65.2

H（T HRC）

63.8

63.7

64.2

64.2

1,323K-1.8ks，AC

Ms（K）

343

343

383

378

γ（R vol%）

25.8

29.7

25.1

23.4

H（Q HRC）

63.9

63.4

63.8

65.0

H（T HRC）

64.3

64.3

64.4

64.4

表3 不同P值和奥氏体条件下钢的性能

图6 淬火态H1～H4钢电解提取残渣的X-射线衍射图

a——奥氏体温度：1,303K-1.8ks，AC

b——奥氏体温度：1,323K-1.8ks，AC

4000

3000

2000

1000

0

4000

3000

2000

1000

0

强度，cps

0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16

d间距，mm

H4

H3

H2

H1

4000

3000

2000

1000

0

4000

3000

2000

1000

0

M C6

M23C6

M C7 3

M C6

M2 C3 6

M C6

M C7 3

M C6

M23C6

M C6

M23C6

M C7 3

M C6

M C7 3

M C6

M C6 M C6

M C7 3

M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C6

MC

M C7 3

M C6

M C6 M C7 3

M C7 3

M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C6

MC

M C7 3

M C6

M C6

M C7 3 MC

M C7 3 M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C7 3

4000

3000

2000

1000

0

4000

3000

2000

1000

0

强度，cps

0.28 0.26 0.24 0.22 0.20 0.18 0.16

d间距，mm

H4

H3

H2

H1

4000

3000

2000

1000

0

4000

3000

2000

1000

0

M C6

M23C6

M C7 3

M C6

M2 C3 6

M C6

M C7 3

M C6

M23C6

M C6

M23C6

M C7 3

M C6

M C7 3

M C6

M C6

M C6

M C7 3 M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C6

MC

M C7 3

M C6

M C6 M C7 3

M C7 3

M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C6

MC

M C7 3

M C6

M C6

M C7 3 MC

M C7 3 M C7 3

M C6

M C6

M C7 3

M C7 3

M C7 3

（a）

（b）

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·62·

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H1钢的M23C6碳化物是富含Cr的碳化物，在1,323K奥

氏体化时几乎全部溶解；而 M7C（3 d=0.205nm）与 M6C

（d=0.213nm）碳化物衍射峰值接近。对于H1、H2钢淬

火温度上升，M6C 与 M7C3碳化物峰值相比明显偏低。

总结如下:H1、H2钢高温淬火，相对较多的M6C碳化物

溶入马氏体中，M6C碳化物是富含Mo的碳化物，H1、

H2 钢在 1,303K 温度 Mo 并没有完全固溶。而对于

H3、H4钢，1,303K、1,323K温度淬火时M6C、M7C3的衍

射峰值确认存在，两个温度下 M6C 的固溶量差别较

小。Mo 为碳化物形成元素，高温回火时析出细小的

碳化物产生二次硬化效果，在1,303K温度时，H1、H2

及H3、H4钢HT的差异，推断是由于淬火时Mo的固溶

量不同。

在 H3、H4 钢中确认存在 MC 碳化物，MC 碳化物

是富含 V 的碳化物，硬度高（2,500～2,800HV），高温

淬火时固溶于基体[8~9]

。如表1所示，H3、H4钢添加合

金元素 V 较多，应该是基体固溶后过剩的 V 形成 MC

型一次碳化物。

4 P值的冶金学意义

4.1 合金元素在基体中固溶量的预测

P 值是衡量高 C-Cr-Mo-V 系工具钢中化学元素

与 Ms 点密切相关的重要因素，是有效设计 Ms、γR及

HQ的参数指标。并且，淬火状态下马氏体中合金元素

的含量与P值的关系进行讨论。H1～H4钢淬火状态材

料的ICP进行分析，式（3）基体中合金元素含量计算：

基体中合金元素含量=熔炼分析-ICP分析值（3）

运用热力学数据库 Chemsage 计算 H1～H4 钢的

1,303K、1,323K的基体（γ相）的平衡组织，对基体中合

金元素的含量进行比较，ICP分析与实测值比较。从

图7可以看出，V的实测值与计算值近乎一致。V的

添加量（参照表1）比照固溶于基体V的含量差别不大

于 25～53%，剩余的 V 多数形成一次碳化物。而且，

可以看出在图7b 1,313K、图7c 1,323K时，基体中Cr

的计算值与实测值趋势相似。Mo的实测值与计算值

偏离较大。此外，在图 7a 1,303K 温度时，H1 钢

（P=-44.3）,H2钢（P=-51.0）的Cr、Mo固溶含量的实测

值比计算值略低。X射线的衍射结果（见图6）基本一

致。而且，H2钢的Cr含量的实测值与计算值产生偏

离，用 X 射线的衍射结果很难作出符合性说明。

但是，无论哪个方面，1,303K温度下长时间保温，计算

所得的γ相的平衡组织组成与理论预测一致。ICP中

C 的定量分析较为困难，Chemsage 预测值 C 量存在

0.4～0.6mass%偏差。SKH51和SKD11淬火状态固溶

C量约有0.5mass%左右偏差，可以作为近似值参考。

图7 γ相中合金元素的测量与计算的比较

4.2 P值与基体中合金元素固溶量的关系

在一定的奥氏体温度下，采用热力学数据模型可

-54 -52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

P值

C

C

M

V

calc.exp.

r

o

（a）1303K

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

γ相合金元素含量（mass%）

-54 -52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

P值

C

C

M

V

calc.exp.

r

o

（b）1313K

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

γ相合金元素含量（mass%）

-54 -52 -50 -48 -46 -44 -42 -40

P值

C

C

M

V

calc.exp.

r

o

（c）1323K

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

0.0

γ相合金元素含量（mass%）

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·63·

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以推断淬火态基体的组成相。本文在12种试验料中

选 取 8 种 代 表 钢 种 ，采 用 Chemsage 模 型 分 别 在

1,303K、1,323K 对基体（γ相）的平衡组织进行测试。

如图8所示，γ中合金元素的固溶量（计算值）与P值关

系。图8中以各合金元素总量占γ相总量的重量百分

数计。由图8可以看出，随着P值的增加，基体中C固

溶量降低。另外，在 P 值一定范围内，随着 P 值的增

加，固溶Mo含量降低。Cr、V的固溶量随着P值的增

加单调增加。

在这里 C、Mo 的固溶量与 P 值呈反比例，而 Cr、

Mo的固溶量与P值呈正比例，从P值的计算公式（①

式）各元素前置符号可以明显反应出来。C 含量的

降低使 Ms 点上升，P 值的增加γR降低，HQ增加。高

温回火时，Mo、V析出细微碳化物起到了二次硬化作

用 ，也 是 淬 火 时 合 金 元 素 的 充 分 固 溶 的 结 果 。

P=-40～-70 的范围内，对于 H1～H4 钢，使得 HQ≥

64HRC时，基体中C充分固溶，Mo、V的最佳配比，在

高温回火时起到了良好的二次硬化效果，得到较高

的HQ值。

4.3 Ms点与P值关系

Ms 点与奥氏体成分组成有着密切的关系，由各

个合金元素的组成计算 Ms 点的计算方法很多。然

而，对于Ms点的计算，在合金元素完全固溶于基体的

前提下，高碳合金工具钢碳及合金元素全部固溶，形

成复杂的碳化物的情况下Ms点的预测难度较大。若

干 Ms 点的计算公式中，Andrews 公式（直线式）[3]

及

Steven和Haynes[2]

公式，对于低合金钢、高合金钢的Ms

点的预测起到了一定的作用。然而，Steven和Haynes

公式中V的作用应该追加考虑。有关Ms点计算如表

4所示。

图8 1,323K时γ相中合金元素的平衡量

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

γ相中C的平衡量（%）

（a）C （b）Cr

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

6.0

5.5

5.0

4.5

4.0

3.5

3.0

γ相中Cr的平衡量（%）

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

γ相中Mo的平衡量（%）

（c）Mo

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

γ相中V的平衡量（%）

（d）V

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·64·

2022中国工模具材料及配件大全

本文适用于 C-Cr-Mo-V 系工具钢，充分考虑基

体γ相的组成及配比关系对Ms点的影响。在1,323K

的γ相平衡组织中（以γ相为100%的C、Cr、Mo、V、Si及

Mn的固溶量），采用Chemsage计算，如表4所示，计算

得出 Ms 点，与 P 值的关系。图 9 所示 Ms 点与 P 值关

系。图9所示为线性回归式得出Ms值和各个理论计

算值比较，P值与Ms值呈线性递增。图8所示为P值

的变化与基体中合金元素固溶量的变化关系，在各个

合金元素的综合作用下，对 P 值产生了一定的影响。

Ms点的计算值与理论值有较大差别。本文中，运用热

膨胀曲线温度拐点实测Ms值，所以存在一定的差别。

表4 Ms温度计算经验公式 %

图9 计算Ms温度与实际Ms温度的比较

以上，P 值与 Ms 点有着密切的关系。冶金学上

来讲，P值与基体中合金元素的固溶量相关，即Ms点

是各个合金元素的作用的综合结果。本文适用于高

C-Cr-Mo-V系列工具钢，本研究Ms点从熔炼成分分

析入手，计算 P 值。在今后，高耐磨性、高强韧性的

高性能冷作模具钢的研发，兼顾碳化物的形态、分

布，有必要对合金元素的含量及配比进行预测，进行

深入研究。

5 结束语

通过冷作模具钢的淬回火硬度及C、Cr、Mo、V含

量的影响分析，概况有以下几点：

（1）对于本系列冷作工具钢的Ms点，γR、HQ及P值

关系如下：

Pvalue=-137.50C+10.50Cr-8.75Mo+77.50V（mass %）

（ 熔 炼 分 析 ：[C] =0.90～1.10% [Cr] =5.00～

8.00% [Mo]=3.00～5.00% [V]=0～0.90%）

（2）P与Ms点呈线性递增关系，同时γR降低。HQ

的最大值发生在P=-50左右，随后有减少倾向。

Ms（K）=445.74+1.03P

（3）在P=-40～-70的范围内进行成分设计，基体

中适宜的C含量，可以得到高的HQ值，高温回火时二

次硬化效果显著的Mo、V碳化物析出效果良好，可以

得到64HRC以上的HT值。

（4）通过成分设计，合金元素合理配比，使P=-50

左右，淬火温度 1,323K 时，保证广泛应用工模具钢

HT≥64HRC。

参 考 文 献

[1] C.Y.Kung and J J.Rayment:Metallurgical Transactions A,

13A（1982）,328

[2] W.Steven and A.G.Haynes:J.Iron Steel.Inst.,183（1956）,349

[3] K.W.Andrews:J.Iron Steel Inst.,203（1965）,721

[4] M.Izumiyama,M.Tsuchiya,and Y.Imai: J,Japan. Inst. Met., 34

（1972）,191

[8] 佐藤忠夫：日特技報，6（1969）,30

[9] Alfred Kulmburg：Prakt.Metallogr.,35（1998）

[5] 日本鉄鋼恊会編：鋼の熱処理改訂5版（1969）P51丸善.

[6] Helmut Finkler and Manfired Schirra: Steel Research, 67

（1996）,328.

[7] 日本金属学会：構成金属材料とその熱処理，丸善，P83.

于 红 译自 Sanyo Technical Report Vol.8（2001）

No.1 P19～P26

译者简介：于红，女，1967年生，硕士研究生，高级

工程师，主要从事工模具材料研发工作。

引文

手册[5]

Helmut and

Manfred[6]

Steven and

Haynes[1~2]

K.W.Andrews[1，3]

Ms （K） ＝823-350C-40Mn-35V-20Cr-17Ni-10Cu10Mo-10W+15Co+30Al

Ms（K）＝908-474[C + 0.86{N-0.15（Nb + Zr）}-0.066

（Ta+Hf）]-17Cr-33Mn-21Mo-17Si-11W-39V

Ms（K）＝834-474C-33Mn-17Cr-17Ni-21Mo + 10Co7.5Si

linear: Ms（K）＝812-423C-30.4Mn-12.1Cr-17.7Ni7.5Mo+10Co-7.5Si

Nonlinear: Ms（K）＝785-453C-16.9Ni-9.5Mo + 217

（C）2-71.5（C）（Mn）+15Cr-67.6（C）（Cr）+10Co-7.5Si

手册[5]

Helmut et al[6]

Steven and Haynes[1~2]

实验

-160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0

P值

550

500

450

400

350

300

250

Ms温度（K）

Ms（K）=445.74+1.03P

·合金元素对冷作模具钢淬回火硬度的影响·

·65·

2022中国工模具材料及配件大全

大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究*

张心金1,2

，祝志超1,2

，李 晓1,2

，张雪姣1,2

，朱 琳1,2

（1.中国第一重型机械股份公司，黑龙江齐齐哈尔 161042；

2.天津重型装备工程研究有限公司，天津 300457）

【摘要】大截面高品质H13模具钢仍面临许多严峻的质量问题，其中模具开裂作为最常见

形式之一，究其原因主要为冶炼、锻造、热处理等工艺控制不当。通过对大规格H13模具

钢失效形式总结，从H13合金成分、冶炼、锻造及热处理等特点出发，探讨了过程控制中的

关键技术点。目前中国一重已开展了直径为ϕ1.3m级的高品质H13模具钢研制，提出了其

主要技术路线，并针对目前国标问题规划相关标准，以备行业作为技术参考，有效促进大

规格高品质模具钢的发展。

关键词：高品质；H13；技术路线；标准；制备工艺

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.03.020

Study on Key Preparation Process of Large Cross-Section

and High-End H13 Hot Work Die Steel

Zhang Xinjin1,2

，Zhu Zhichao1,2

，Li Xiao1,2

，Zhang Xuejiao1,2

，Zhu Lin1,2

（1.China First Heavy Industries Co.,Ltd., Qiqihaer, Heilongjiang 161042, CHN；

2.Tianjin Heavy Industries Research & Development Co., Ltd., Tianjin 300457, CHN）

【Abstract】H13 die steel with large-cross section and high-end still faces many severe quality

problems, among which die cracking is one of the most common forms, and the main reason

probably dues to improper control of smelting, forging, heat treatment and other processes. In

this paper, the failure forms of large-cross section H13 die steel were summarized, and the key

technical points in process control were discussed based on the characteristics of H13 alloy

composition, smelting, forging and heat treatment. At present, CFHI has developed high quality

H13 die steel with the diameter of ϕ1.3m, put forward its main technical route, and plan relevant

standards according to the current NATIONAL standard problem for the industry as technical

reference,hoping to effectively promote the development of high quality large-cross section die steel.

Key words: high-end; H13; technical route; standard; preparation process

* 项目基金：2019ZX10A02 黑龙江省“百千万”工程科技重大

专项，大规格高品质模具钢制造技术开发与产业化应用；

2018YFA0702905，国家重点专项，环筒类大锻件基于热加工模拟

的形性调控与（核能）示范应用；黑龙江省“头雁”团队资金支持。

1 引言

2015年，我国国务院印发了《中国制造2025》，部

署中国全面推进实施制造强国战略，并作为第一个十

年的行动纲领，对于钢铁业将带来巨大的高端钢铁市

场及巨大挑战[1]

。同时，中国“十四五”发展规划提出

“双碳”目标，因此，各企业必将顺应趋势、把握机遇，

加快构建绿色产业链、供应链，并向智能制造、绿色制

造、服务型制造转变，迎接未来发展的曙光[2]

。

随着我国结构产业调整，模具水平已成为衡量制

造业发展水平的重要标准之一，各大特钢钢厂也在不

·大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究·

·66·

2022中国工模具材料及配件大全

断产业升级，提高模具钢产品质量要求，从而来满足

日益增长的模具需求。但我国模具产业，总体仍处于

“大而不强”的局面，尤其是一些有特殊需求的模具，

如大截面高品质模具，仍需要从国外进口，这也显现

出我国在模具原材料制造方面急需进行二次能力提

升[3]

。热作模具钢，作为模具钢中的一种类型，由于其

常应用于高温、高应力等恶劣复杂工况中，从而对模

具钢材料本身具有很高的性能要求，尤其是大截面高

品质模具钢，受冶炼、锻造、热处理等处理工序的影

响，对模具钢产品质量不易得到保障[4~5]

。

中国一重拥有万吨水压机，产品涉猎核电、军工、

火电、水电等众多领域，材质包括合金钢、不锈钢等各

种产品，天然拥有特钢基因，利用自身个性化铸锻等优

势，可以向市场输出数量可观的大截面高品质模具

钢。目前，中国一重承担了黑龙江省“百千万”工程技

术重大专项模具钢项目，意在解决直径规格大于ϕ1m

的大规格高品质模具钢关键制备工艺，为客户提供高性

能模具钢产品。下面通过对业内H13热作模具钢的关

键制备工艺进行了总结探讨，并针对中国一重生产特

色，提出大截面高品质H13模具钢制备技术路线。

2 大截面H13模具钢应用失效实例分析

H13作为强韧性、耐冷热疲劳等性能优良的热作

模具钢，多用于压铸、锻造、挤压等多种场合，尤其是

有一些产品需要大型热作模具时，都会考虑使用H13

模具钢，但在使用期间仍会存在很多的问题。

图1为某公司大型核电锻件挤压用大厚壁H13模

具，产品采用120t电渣炉进行冶炼控制，经多次镦拔、

退火及淬火热处理后，在模具上端拐角处发生长条状

开裂，其起裂源位于拐角处，并分别向端面及内壁扩

展断裂。经后续分析，主要原因为模具钢坯料内部粗

大夹杂物及表层脱碳在经淬火热处理后未能及时回

火处理导致后续模具应力不均，从而导致在模具拐角

处开裂。另一公司生产的H13材质的厚壁模具底盘

则在大型核电锻件挤压过程中发生严重开裂，如图2

所示，为模具内壁表面开裂形貌，裂纹自模具上端面

至下端面已形成贯穿式开裂，并从模具中心向左右两

侧扩展，其中，模具中心局部位置已被裂纹分裂形成

多个“闭环”区域。本模具在使用前虽然已经过200~

300℃烘烤预热，但在坯料变形中仍发生开裂。经后

续分析，仍为材料内部质量问题所导致的应力集中，

从而造成这种整个端面的严重开裂。图3给出的是某

公司车轮制造用模具，该模具经一段使用时间后被下

线替换。从图3中可以看出，模具表面布满了深浅长

短不一的裂纹，同时局部已出现龟裂、剥落等现象，主

要是由于模具在车轮制造过程中使用频次高，坯料变

形温度在1,000℃以上，过程中并伴有急冷急热，磨损

严重，并最终导致模具热疲劳开裂而下线报废。有资

料研究表明，H13模具钢中的夹杂物对其热疲劳破坏

最为显著，尤其是聚集在钢基体内部的脆性夹杂物所

造成的应力集中，并最终导致模具开裂失效[6~7]

。

图1 核电锻件挤压用大厚壁H13模具钢调质处理后裂纹形貌

图2 核电锻件挤压用大厚壁 图3 列车车轮制造用

H13模具底盘加工后开裂形貌 模具热疲劳裂纹

有效去除夹杂物、有害元素、气体等，并降低偏

析、缩松等质量缺陷作为电渣冶炼的特点，而被应

用到大锻件的制造中[8]

。但对于大型电渣设备，若

工艺控制不当，也会导致气体超标、夹杂、偏析等质

量问题；同时，对于大截面电渣产品，随着直径尺寸

的加大，受尺寸效应的影响仍将重新出现偏析等现

象[9~10]

。H13 模具失效形式及失效原因如表 1 所

示[11~13]

，从表 1 中可以看出，模具的失效主要和材料

的合金成分设计、冶炼、锻造、热处理等关键制备工

艺有关。

·大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究·

·67·

2022中国工模具材料及配件大全

表1 H13模具失效形式及失效原因

3 H13钢合金成分优化设计

关于 H13 模具钢合金元素，主要包含 C、Cr、Mn、

Si、Mo、V 等，前期相关资料已有研究[14~15]

。为便于后

续合金成分优化设计，现将其各主要元素、作用、设计

思路予以简单总结，如表2所示。

关于对H13改进型设计，学界也有鲜明的研发方

向。其中之一便是低Si高Mo设计思路[16]

，即，大幅度

降低 Si 含量（0.003~0.20wt.%），同时提高 Mo 含量

（1.65~2.00wt.%）。将文献中20组案例性能进行整理

如图4所示，其第7、8两组综合性能最佳。关于降低Si

含量，主要是为了减轻偏析，促进组织均匀化，减少共

晶碳化物，细化奥氏体结晶，提高塑性和韧度，并减小

高温疲劳裂纹扩展速度，提高抗热裂性；但Si含量显著

降低，必会引起切削性能降低，目前其有关改良的方法

还在继续研究中。对于提高Mo含量，主要是提高其淬

透性，并抑制晶界碳化物的析出和贝氏体转变，同时提

高回火抗力与韧度，并保障高温强度、高温蠕变强度、

抗热裂能力；细化共晶碳化物和均匀碳化物分布。而

另一对立思路则是提高Si，并适当降低 Cr、Mo 等合金

元素的含量[17]

，其设计启示主要来自航空用合金300M

钢中Si含量高达1.6wt.%，在其试验中提高Si的改进型

钢出现了比H13钢更好的抗回火软化性能和热疲劳性

能，其主要原因是由于Si含量适量增加，可以影响钢淬

火后残余奥氏体及其内部碳的分配，从而影响奥氏体

的 稳 定 性 及 渗 碳 体 的 析 出 。 两 种 方 案 与 GBT

1299-2014《工模具钢》及《NADCA推荐H13工具钢工

艺规范》中元素范围有了较大幅度的调整。

表2 H13钢合金元素及作用

图4 H13改进型低Si高Mo方案中各案例性能对比图

由于H13是靠二次硬化的作用保障其后续产品的

使用性能，因此，在进行合金元素设计时，应重点对碳

化物形成元素进行关注，即，在考虑强度、硬度、塑性、

韧性、高温性能、切削性能、耐腐蚀性能等综合性能下，

重点考虑后续淬火性能及回火二次硬化的稳定性。

4 关键制备工艺控制

4.1 冶炼控制

对于H13钢冶炼，目前主要包括电炉冶炼与电渣

冶炼，前期已有相关文献进行了研究[18~19]

。两种冶炼

方式对H13性能有很大的区别。第一，液析碳化物差

序号

1

2

3

4

5

失效形式

模具内部微裂纹、扩展裂纹、

表面剥落、表面空洞等

在锻造、热处理时易出现裂

纹，并导致模具服役过程中

裂纹快速扩展失效

表面硬度过低、模具早期磨

损严重，形成裂纹，并导致模

具失效

模具表面有脆性“白亮层”，

表层剥落，引发裂纹并扩展，

导致模具失效

模具“尖角”结构位置裂纹开

裂，模具失效

失效原因

非金属夹杂，尤其是脆性氧化物、

硅酸盐等

液析所形成的呈尖角状或链状，

并沿晶界分布的共晶碳化物，导

致组织割裂及应力集中等

热加工工艺不当，形成表面脱碳

层，后期机加工不彻底，并因模具

内外组织差异，形成不同应力状

态，导致磨损后裂纹及扩展

模具渗氮工艺等不当所造成表面

剥落及裂纹，最终导致模具失效

模具设计不合理，产生“缺口效

应”，在热加工、热处理、或变形受

力等过程导致裂纹产生

元素

C

Cr

Mn

Si

Mo

V

作 用

其一，固溶强化；其二，与合金元素形成合金

碳化物（二次硬化）；二者综合作用下保证

H13性能

对耐磨损性、高温强度、热态硬度、韧度和淬

透性都有有利的影响；同时溶入基体中会显

著改善钢的耐蚀性能；在H13钢中含Cr 和

Si 促使氧化膜致密并提高其抗氧化性；固溶

强化，形成碳化物

改善凝固时所形成的氧化物的性质和形状，

与S结合，改善热加工性能；固溶强化；保障

屈服强度

置换固溶强化，提高钢的回火抗力（抑制碳化

物的偏聚，增加回火稳定性），有利于钢的高

温抗氧化性的提高；Si易导致带状组织出现

溶于 Fe 中具有固溶强化的作用，溶解于 A

中可提高钢的淬透性；二次硬化的主要合金

元素

是置换固溶强化铁素体和形成奥氏体的元

素；与C、N 的亲和力强；增加钢的回火稳定

性和增强二次硬化效应；细化晶粒和组织

设计思路

保证基体硬度、考

虑韧性，在保证强

度的前提下，适当

降低C含量

中高限度含量进

行控制

中度Mn含量进行

控制

中高限度含量进

行控制

中高限度含量进

行控制

中高限度含量进

行控制

1 2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

13

14

15

16

17

18

19

20 120

100

80

60

40

20

0

退火硬度

晶粒度

冲击值

导热率

·大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究·

·68·

2022中国工模具材料及配件大全

别较大，电炉钢中由于钢液注温和模温过高，从而存

在大量大尺寸液析碳化物，由于其在后续淬、回火后

未发生明显变化，从而严重影响钢的韧性；第二，电渣

钢由于其冶炼方式，其致密性、纯净度均高于电炉钢，

且退火组织均匀。

因此，在设计后续大规格高品质H13钢的研发思路

上，若采用电炉钢，则需优化冶炼参数，在保证其纯净

度、致密性的同时，尽量减少液析碳化物的数量或细化

液析碳化物，可采用“液固复合增材制坯”的新思路来保

障大截面锻件的均匀性，从而确保H13电炉钢质量。同

时，对于电渣钢，在控制大块碳化物的同时，还应控制N、

O元素含量，减少氧化物及氮化物对其质量的影响[20~21]

。

4.2 锻造及锻后热处理控制

根据前期大量研究[22~23]

，H13 钢中碳化物主要有

M3C、M23C6、M7C3、M6C 和 MC 等类型，决定这些碳化物

是作为脆性相还是强化相，主要与碳化物颗粒的尺度

与分布状态相关。因此，锻造的目的就是要利用锻造

变形击碎钢锭中碳化物枝晶，打破其偏析带中的链状

分布模式，从而达到均匀组织、提升横纵向冲击性能，

同时，消除锻造应力来改善切削加工性能。为保障变

形效果，目前业内均采用锻比≥3，镦拔两次以上，同

时为保障碳化物细化效果，可采用多向锻造[24~25]

。

在锻造完成后应及时对锻坯进行退火处理，及时

消除锻造应力，并改善锻造组织，为最终热处理做准

备。前期研究表明，在退火工艺前加上一次正火超细

化工艺[26]

，保障冷却速率，可有效改善锻坯偏析和网状

碳化物，细化晶粒，并促使组织均匀化[24,27]

。为避免氢

脆引发后续模具产生断裂，按照常规工艺，在退火工艺

后可添加扩氢热处理或回火处理。为保障组织细化及

扩氢效果，节约能源，在超细化热处理后采用“不完全

奥氏体化阶梯退火”控制工艺，即，利用不完全奥氏体

化加热控制，以及结合“阶梯冷却及控温退火”来控制

碳化物并细化组织，为后续最终热处理做好工艺准备。

5 大规格H13模具钢制备思路

5.1 技术路线

目前，大截面高品质H13模具钢作为中国一重一

项重要产品，为保障其高性能要求，中国一重正响应国

家“双碳”号召，全面升级相关制造装备，做好基础研

究，并采用新工艺缩短生产流程，确保实现绿色制造。

目前，中国一重已开展直径ϕ1.3m级的大规格高

端模具钢研制，如图5所示，本次研制主要解决P、S含

量控制，N、H、O等气体控制，以及夹杂物与碳化物控制

等关键问题，并通过合理的冶炼、锻造、热处理等制造

工艺控制，获得均匀化组织及细小晶粒，提升综合性

能。中国一重大截面高品质H13钢主要技术路线如图

6所示，即，“合金成分设计”→“洁净钢平台控制”→“铸

造与锻造控制”→“锻后热处理控制”，同时构建“材料

应用基础研究和集成计算材料技术研究”研发模式，打

造中国一重“研—产—用”数据库，有效串联产品生命

周期内各关键环节，有效评价与提升产品质量。

图5 直径ϕ1.3m级H13模具钢研制

图6 大截面H13模具钢技术路线图

5.2 产品标准策划

目前，国内模具钢的生产技术指标主要采用GB/

T1299-2014《工模具钢》，通过该标准与客户技术条

件对比发现，此标准许多技术条件都已不满足客户需

求。例如，标准中表28圆钢及方钢的低倍缺陷及其合

格级别，对于钢材直径或边长＞400mm时，钢材的中

心偏析与锭型偏析均采用“协议”模式，对于直径尺寸

大于ϕ1m规格的高品质模具钢，此技术参考存在较大

模糊性，已远远不能满足现在生产厂家及客户的产品

需求。可以理解的是，本标准是基于大宗量产品来进

行定位制定的，但从技术的严谨性及推动整个行业发

保 障 综 合 性

能，对 C 含量

及 其 他 合 金

元素控制；气

体 元 素 含 量

控制等；加大

模 拟 仿 真 计

算 及 合 金 设

计，构建数据

库，指导生产

合金成分设计

采用超洁净、

低偏析、窄成

分 规 格 控 制

的冶炼、浇铸

和 凝 固 工 艺

技术，实现电

渣 冶 炼 用 电

极坯料控制；

电渣控制

洁净钢平台

采 用 铸 造 与

锻造结合，抑

制钢锭偏析，

打 破 原 始 结

晶结构；采用

多 向 柔 性 锻

造，充分利用

辅具，打碎碳

化物枝晶，细

化晶粒

铸造与锻造

采 用 锻 后 超

细化工艺，充

分 均 匀 化 组

织 、细 化 晶

粒；采用“不

完 全 奥 氏 体

化阶梯退火”

控制工艺，为

最 终 热 处 理

做组织准备

锻后热处理

·大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究·

·69·

2022中国工模具材料及配件大全

展而言，对于目前大截面高品质模具钢产品，应该制

定相关标准。因此，后续中国一重将与相关科研院校

及国内知名企业等组成联合创新体，形成“产学研用”

一条龙合作体系，针对大规格高品质热作模具钢，制

定合理的相关标准，以备行业作为技术参考，有效促

进大规格高品质模具钢的发展。

6 总结

随着国内制造业的高速发展，其对大截面高品质

H13 模具钢具有很高的要求与需求。目前受国内制

造装备、材料设计能力、工艺控制等条件制约，对于大

截面高品质H13模具钢还存在很多的质量问题亟需

解决。综合借鉴国内外大规格H13模具钢应用案例

及制造工艺，中国一重已开展直径ϕ1.3m级H13模具

钢研制，后续将构建中国一重研发新模式，打造中国

一重高端产品数据库，同时形成“产学研用”一条龙合

作体系，制定合理的产品评价标准，以备行业作为技

术参考，以期有效促进大规格高品质模具钢发展。

参 考 文 献

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·大截面高品质热作模具钢H13关键制备工艺探究·

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of AISI H13 steel[J]. Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers，2021，235（3）

第一作者简介：张心金，男，1984年8月生，汉族，

山东济宁人，硕士，一级研究员，高级工程师，主要从

事先进金属复合制备技术、新材料开发等研究。

一种新型高碳高铬冷作模具钢的开发

孙秀华，刘 猛，刘德龙，刘 欣，王 宇，高 新，黄 辉

（抚顺特殊钢股份有限公司，辽宁抚顺 113001）

【摘要】开发了Cr10VN高碳高铬冷作模具钢，并与Cr12和Cr12MoV对比分析了共晶碳化

物均匀性、热处理工艺、硬度、冲击韧性。结果表明：Cr10VN共晶碳化物均匀性好于Cr12

略逊于 Cr12MoV；高硬性与 Cr12 相当略高于 Cr12MoV，940℃~980℃淬火硬度为 64~

65.5HRC，200℃回火硬度为62.5HRC，450℃回火硬度仍保持在58HRC；高韧性与Cr12MoV

相当高于Cr12，980℃淬火+200℃回火后，纵向冲击功为25.1~32.4J。

关键词：Cr10VN；共晶碳化物均匀性；高硬性；高韧性

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.05.021

Development of a New Type High Carbon

and Chromium Cold Work Die Steel

Sun Xiuhua，Liu Meng，Liu Delong，Liu Xin，Wang Yu，Gao Xin，Huang Hui

（Fushun Special Steel Co., Ltd., Fushun，Liaoning 113001，CHN）

【Abstract】The high carbon and chromium cold work die steel of Cr10VN has been developed.

The uniformity of eutectic carbide, heat treatment process, hardness and impact toughness were

analyzed and compared with Cr12 and Cr12MoV.The results showed that the uniformity of

eutectic carbide of Cr10VN is better than Cr12 and worse than Cr12MoV, and the hardness is as

high as Cr12 and slightly higher than Cr12MoV. The hardness after quenched at 940℃~980℃

is 64~65.5HRC, and the hardness after tempered at 200℃ is 62.5HRC, and the hardness after

tempered at 450℃ still maintains at 58HRC. The high toughness is equal to Cr12MoV and better

than Cr12, and the longitudinal impact energy is 25.1~32.4J after quenched at 980℃ and

tempered at 200℃.

Key words：Cr10VN steel；uniformity of eutectic；high hardness；high toughness

1 引言

高碳高铬冷作模具钢因具有高的淬透性、淬硬性

和高的耐磨性，而广泛用于制造冷作模具，传统Cr12

和 Cr12-Mo-V 两种类型，Cr12 型含碳量高达 2%，

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·一种新型高碳高铬冷作模具钢的开发·

·71·

2022中国工模具材料及配件大全

容易形成不均匀的共晶碳化物，使冲击韧性较差，

Cr12-Mo-V型含碳量降低为1.5%且加入钼和钒合金

元素，改善了共晶碳化物的均匀性，使冲击韧性提高，

但由于含碳量降低，高硬性和高耐磨性逊于Cr12型，

同时加入钼和钒合金元素也使成本比Cr12型增高[1~2]

。

综合 Cr12 和 Cr12-Mo-V 型的合金化和性能特

点，开发了Cr10-V-N型高碳高铬冷作模具钢，宗旨是

含碳量低于 Cr12 型而高于 Cr12-Mo-V 型，且适当降

低含铬量减少共晶碳化物而改善均匀性，并添加少量

钒而获得良好的冲击韧性，另外，加入适量的氮进一

步细化晶粒而提高硬度和韧性，总之，Cr10-V-N型从

合金化方面成本低于Cr12-Mo-V型，从性能方面兼顾

了Cr12型的高硬性和Cr12-Mo-V型的高韧性。

本文对开发的Cr10VN高碳高铬冷作模具钢从共

晶碳化物均匀性、热处理工艺、硬度、冲击韧性方面进

行了研究，并与Cr12和Cr12MoV进行了对比分析。

2 试验用料

试验用料的化学成分如表1所示。

表1 试验用料的化学成分 %

对比表 1 中 Cr10VN、Cr12、Cr12MoV 的合金化特

点，从理论上讲，Cr10VN 的含碳量低于 Cr12 而高于

Cr12MoV，含钒量略低于 Cr12MoV，使其高硬性和高

耐 磨 性 逊 于 Cr12 且 冲 击 韧 性 比 Cr12MoV 差 ，而

Cr10VN由于加入适量的氮而形成的氮化物在晶界析

出起到细化晶粒作用，不但改善韧性，还可固溶于马

氏体中起到硬化和强化作用[3]

，使Cr10VN由于氮的加

入可提高硬度和耐磨性并获得良好的冲击韧性。

试验用料为ϕ120mm 退火材，生产工艺流程：

EAF+LF+VD冶炼→模铸钢锭→精锻机成材→钢材退

火→取片检验，退火工艺为890℃加热保温后20℃/h

降温至 400℃出炉空冷，退火硬度 Cr10VN 为 205HB、

Cr12 为 194HB、Cr12MoV 为 200HB，显微组织为呈粒

状的珠光体和共晶碳化物，如图1所示。

2 试验方法及结果分析

2.1 共晶碳化物均匀性

高碳高铬钢由于高的含碳和含铬量，而含有大量

呈不均匀分布的共晶碳化物，含碳和含铬量越高，共晶

碳化物越多且越不均匀分布[4]

。试验用料在半径二分

之一处取样，按GB/T14979标准第四评级图进行共晶

碳化物均匀性评定，Cr10VN、Cr12、Cr12MoV的共晶碳

化物分布如图2所示，呈网状分布，评级分别为3.5级、

4.0 级、3.5 级，共晶碳化物数量 Cr10VN 少于 Cr12 和

Cr12MoV，共晶碳化物堆积 Cr12 最重，其次 Cr10VN，

钢种

Cr10VN

Cr12

Cr12MoV

C

1.68

2.02

1.53

Mn

0.29

0.27

0.38

Si

0.30

0.22

0.33

S

0.003

0.006

0.004

P

0.007

0.017

0.025

Cr

10.21

11.30

11.40

V

0.14

0.04

0.20

Mo

0.03

0.04

0.45

其它

N适量

－

－

图1 试验用料的显微组织

图2 共晶碳化物分布

Cr10VN Cr12 Cr12MoV

Cr10VN Cr12 Cr12MoV

·一种新型高碳高铬冷作模具钢的开发·

·72·

2022中国工模具材料及配件大全

Cr12MoV较轻，这是由于Cr10VN含碳量低于Cr12而高

于Cr12MoV，含铬量低于Cr12和Cr12MoV，故Cr10VN

的共晶碳化物均匀性好于Cr12略逊于Cr12MoV。

2.2 淬火工艺及硬度

试样尺寸为 20×20×10mm，900~1,080℃加热，30

分钟保温，油冷淬火，Cr10VN、Cr12、Cr12MoV不同温

度淬火的硬度曲线如图3所示。

图3 不同温度淬火的硬度曲线

由图3可见，Cr10VN、Cr12、Cr12MoV淬火硬度随

温度的变化趋势相同，低温淬火硬度随温度的提高不

断增高，提高到一定温度时淬火硬度达到最高，之后

高温淬火硬度随温度的提高不断降低。Cr10VN、

Cr12、Cr12MoV 为高碳高合金钢，淬火硬度由马氏体

中的碳和合金含量决定，含量高则硬度高，低温淬火

时随着温度的提高，马氏体中的碳和合金含量升高，

低温淬火硬度则增高，高温淬火时随着温度的提高，

形成大量残余奥氏体和少量粗大马氏体而碳和合金

含量减少，高温淬火硬度则降低[5]

。

由图 3 还可见，低温淬火硬度 Cr12MoV 最低，其

次 Cr10VN，Cr12 低温淬火硬度最高，由于含碳量

Cr12MoV、Cr10VN、Cr12依次升高，低温淬火后马氏体

中的含碳量也依次升高，故低温淬火硬度依次增高。

最高淬火硬度按Cr12、Cr10VN、Cr12MoV次序向高温

移动，分别在 960℃、980℃、1,020℃淬火硬度达到最

高为66HRC、65.5HRC、64.5HRC，进行淬火组织观察，

如图4所示，为马氏体+碳化物+残余奥氏体，Cr12的

含碳量高且淬火温度低，其碳化物数量多且颗粒大，

Cr12MoV淬火温度高，碳化物溶解的多而数量减少且

颗粒变小，Cr10VN 的淬火温度高于 Cr12 而低于

Cr12MoV，其碳化物数量和颗粒大小介于 Cr12 和

Cr12MoV 之间。高温淬火硬度则与低温淬火硬度相

反，Cr12MoV 高温淬火硬度最高，其次 Cr10VN，Cr12

高温淬火硬度最低。

Cr12、Cr10VN、Cr12MoV 低温淬火是溶解铬的碳

化物增高硬度，高温淬火除了铬的碳化物溶解外，钼

和钒的碳化物逐渐溶解进一步增高硬度，Cr12不含钼

和钒，Cr10VN 仅含少量的钒，Cr12MoV 含有钼和钒，

所以，Cr12、Cr10VN、Cr12MoV最高淬火硬度依次向高

温移动，且高温淬火硬度逐渐增高，另外，Cr10VN 含

碳量低于Cr12而高于Cr12MoV，由于含有适量的氮，

形成氮化物在晶界析出起到细化晶粒作用，还可固溶

于马氏体中起到硬化和强化作用，由图3也可见，Cr12

在 920℃~960℃淬火硬度为 64~66HRC，Cr10VN 在

940℃~980℃淬火硬度为 64~65.5HRC，Cr12MoV 在

980℃~1,020℃淬火硬度为 63~64.5HRC，故 Cr10VN

淬火硬度与Cr12相当且略高于Cr12MoV。

2.3 回火工艺及硬度

Cr12、Cr10VN、Cr12MoV 分别在 960℃、980℃、

1,020℃油冷淬火，然后在 200℃~650℃空冷回火，不

同温度回火的硬度曲线如图5所示。

68

66

64

62

60

58

56

54

52

50

淬火硬度/HRC

880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100

淬火温度/℃

Cr10VN

Cr12MoV

Cr12

图4 淬火显微组织

Cr12-960℃淬火 Cr10VN-980℃淬火 Cr12MoV-1,020℃淬火

·一种新型高碳高铬冷作模具钢的开发·

·73·

2022中国工模具材料及配件大全

图5 不同温度回火的硬度曲线

由图 5 可见，Cr10VN 随着温度的增高回火硬度

先降低，200℃回火硬度为 62.5HRC，350℃之后回火

硬度基本不降低，且在 450℃时硬度略有提高为

58HRC，450℃后回火硬度迅速降低，Cr12 随着温度

的增高而回火硬度降低，且 400℃后回火硬度迅速

降低，Cr12MoV低温200℃~350℃回火硬度随着温度

的增高而缓慢降低，中温400℃~500℃回火硬度随着

温度的增高而略有升高，高温 500℃后回火硬度迅

速降低。Cr12、Cr10VN、Cr12MoV 合金含量依次增

加，回火稳定性也依次提高[6]

，Cr10VN 在 350℃~

400℃回火时，由于析出铬的碳化物硬度基本不降

低，在400℃~450℃回火时又析出钒的碳化物而使硬

度略有升高，在 450℃时硬度达到峰值出现了轻微

的二次硬化，而Cr12不含钒没有二次硬化，Cr12MoV

含 钒 量 相 对 高 些 ，二 次 硬 化 明 显 且 趋 向 高 温 在

500℃出现二次硬化峰值，所以 Cr10VN 回火稳定性

好于Cr12比Cr12MoV略差。

2.4 冲击韧性

对 Cr10VN、Cr12、Cr12MoV 进行冲击功对比试

验，半径二分之一处切割11×11×55mm纵向试样进行

热 处 理 ，Cr12、Cr10VN、Cr12MoV 分 别 在 960℃ 、

980℃、1,020℃油冷淬火，然后 200℃空冷回火，热处

理后的试样再经磨床磨制成不开口 10×10×55mm 试

样测试冲击功。表 2 为 Cr10VN、Cr12、Cr12MoV 纵向

冲击功测试结果。

表2 纵向冲击功测试结果

由表2可见，Cr12、Cr10VN、Cr12MoV分别在960℃、

980℃、1,020℃油冷淬火后200℃空冷回火的硬度基本

相当分别为 63HRC、62.5HRC、62.5HRC，而冲击功有

所差别，Cr12 较低为 11.8~17.3J，Cr10VN 与 Cr12MoV

较高且基本相当为25.1~32.4J和27.9~33.3J，Cr12MoV

由于含有钼和钒合金元素可细化晶粒提高冲击韧性，

Cr10VN虽然不含钼且含钒量略低于Cr12MoV，但由于

加入适量的氮形成在晶界分布的氮化物进一步细化晶

粒提高韧性，而Cr12不含钼和钒冲击韧性较差，所以，

Cr10VN、Cr12、Cr12MoV 在硬度相当情况下，Cr10VN

与Cr12MoV冲击韧性相当且好于Cr12。

3 结论

（1）Cr10VN 共晶碳化物均匀性好于 Cr12 略逊于

Cr12MoV。

（2）Cr10VN高硬性与Cr12相当略高于Cr12MoV，

940℃~980℃淬火硬度为 64~65.5HRC，200℃回火硬

度为62.5HRC，450℃回火硬度仍保持在58HRC。

（3）Cr10VN 高韧性与 Cr12MoV 相当高于 Cr12，

980℃淬火+200℃回火后，纵向冲击功为25.1~32.4J。

参 考 文 献

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第一作者简介：孙秀华，女，1968年生，辽宁抚顺

人，正高级工程师，主要从事模具钢材料研发及工艺

研究。

68

64

60

56

52

48

44

40

36

32

回火硬度/HRC

150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

回火温度/℃

Cr10VN

Cr12MoV

Cr12 钢种

Cr10VN

Cr12

Cr12MoV

淬火工艺

加热温度/保温时间

/淬火介质

980℃/30分钟/油

960℃/30分钟/油

1020℃/30分钟/油

回火工艺

加热温度/保温时间

/冷却介质

200℃/2小时/空

200℃/2小时/空

200℃/2小时/空

硬度

/HRC

62.5

63

62.5

纵向

冲击功

/J

25.1~32.4

11.8~17.3

27.9~33.3

·一种新型高碳高铬冷作模具钢的开发·

·74·

2022中国工模具材料及配件大全

镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响

井ノ口贵之

于 红（译）

（东北特殊钢集团股份有限公司技术中心，辽宁大连 116105）

【摘要】镜面抛光性是塑料注射模、透明和镜面模具产品的重要性能指标之一。镜面不允

许有针孔和起伏存在。所谓针孔是在抛光过程中出现的一种微小坑洼。虽然显微组织、

硬度、纯净度等冶金因素对针孔敏感性的影响进行过相关研究，但实际抛光过程中针孔的

形成机理尚未有过明确阐述。为了弄清这一机理，通过对实际抛光表面的观察，对目前塑

料模具钢的抛光机理进行了研究。

关键词：镜面抛光性；注射模；显微组织；碳化物

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.07.019

Influence of Non-Metallic Inclusions and Carbides on Pinhole

Susceptibility in Mirror Polishing

Yu Hong

（Technology Center of Dongbei Special Steel Group Co., Ltd., Dalian，Liaoning 116105,CHN）

【Abstract】Mirror polishability is one of the most important properties of the plastic injection

mold for making transparent or mirror surface products. Mirror surfaces are to be free from

pinholes and undulation. Pinhole is a kind of small pit which appears during polishing process.

Although the effects of metallurgical factors such as microstructure, hardness, cleanliness on

pinhole susceptibility have been studied, the actual forming mechanism of pinholes has not been

fully clarified. To make it clear this mechanism current injection mold steels have been studied

by observing actually polished surfaces with gradually refining polishing media.

Key words：mirror polishing；injection mold；microstructure；carbides

1 引言

大部分塑件依靠模具射出成型，塑件从日用透明

塑件到各种产业机械成型零部件，遍及各个领域，塑

料成型塑件的需求量也日益增长。为了获得优良透

明的塑件，成型模具需要进行研磨和镜面加工，特别

是对于射出成型光学透镜、DVD等塑件，优良的镜面

加工性能是塑料模具的重要性能之一。

镜面研磨时大多采用机械抛光，所谓机械抛光加

工，就是依靠切削或使材料表面发生塑性变形而去掉

工件表面凸起部分得到光滑面的加工方法。使用氧

化铝砂纸、油石等，压在工件被加工表面，作旋转循环

运动的抛光方法。

镜面抛光中出现的典型缺陷是针孔、橘皮纹、起

伏、暗纹等问题，其中局部出现的微小孔洞状缺陷称

之为针孔，占较大比例。主要表现为模具抛光表面呈

现一个或多个微小凹坑，最严重的时候会造成整个模

具报废。

镜面加工性最便捷的检验方法常常采用目测等

人工感知的方法进行检验，定量评价采用粗糙度仪[1]

，

近期试行采用反射率评价镜面加工性[2～4]

。

研磨方法、碳化物及非金属夹杂物等因素造成的

抛光过程出现的针孔问题有过相关文献介绍[5]

。主要

的非金属夹杂物，如硫化物、氧化物、氮化物及其复合

夹杂物。清水崇行等进行了非金属夹杂物与反射率

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·75·

2022中国工模具材料及配件大全

间关系研究[2]

，明确随着非金属夹杂物的增加针孔数

量随之增加。然而，针孔缺陷的产生与非金属夹杂物

种类的关系及具体实例未曾有过具体实例说明，同时

研磨过程中针孔动态产生过程尚未有系统相关论述。

以抑制和减少抛光过程中针孔的产生为宗旨，采

用不同非金属夹杂物类型、不同组成、含量、尺寸的碳

化物的试料进行试验研究，经粗磨至抛光的过程中，

对各个研磨阶段的表面进行观察，阐述了非金属夹杂

物及碳化物对针孔产生的影响。

2 试验方法

2.1 试验材料的选取

在广泛应用的塑料成型模具中，按照成分和冶炼

方法选取具有代表性的6个钢种，各钢种的具体情况

如表1所示。

（1）PX5。PX5 钢，作为淬回火硬度 30HRC 级的

广泛应用的 P20 系列塑料模具钢，添加 S 元素形成

MnS改善切削加工性能，采用真空脱气冶炼，易形成

氧化物夹杂。

（2）NAK55。 NAK55 钢 ，作 为 析 出 硬 化 硬 度

40HRC 级的广泛应用易切削的 P21 系列预硬化塑料

模具钢，含有MnS改善切削加工性。采用电渣重熔冶

炼可以有效减少非金属夹杂，Al元素添加钢，易形成

以AlN为形核的MnS夹杂。

（3）NAK80。 NAK80 钢 ，作 为 析 出 硬 化 硬 度

40HRC 级的广泛应用的高级镜面析出硬化钢，和

NAK55一样采用电渣重熔冶炼，具有良好的切削加工

性能，要求具有优良的镜面加工性，纯净度要求非常

高。然而，由于添加Al元素，也易形成AlN夹杂。

（4）PD613。PD613 钢，作为淬回火硬度 60HRC

的冷作模具钢，适用于各种射出成型塑料模具、工程

树脂模具，要求具有良好的耐磨性，其组织中不可避

免的含有细微碳化物。

（5）D-STAR。 D-STAR 钢 ，作 为 淬 回 火 硬 度

50HRC级的不锈钢系列超高级镜面塑料模具钢，适用

于光学仪器的透明塑件等，特别是高级镜面模具。沿

用SUS420J2系列成分，采用电渣重熔冶炼，最大限度

降低非金属夹杂物，具有非常高的纯净度。

（6）SUS630。SUS630钢，作为40HRC硬度级的不

锈钢系列高级耐蚀模具钢。较SUS420J2钢具有很高

的耐蚀性、热处理变形小的特点。经真空精炼冶炼存

在微量氧化物夹杂。

2.2 试验材料的取样方法

选用的试料，全部采用厚、宽度方向的中心位置切取

试样，试料尺寸：长度、宽度各50mm，厚度约10～15mm，

对应其长及宽度方向的面（50×50mm）进行研磨、观察。

2.3 研磨及观察方法

试料经机械加工后进行研磨。研磨方法：磨石

600#，砂纸400#～1500#，钻石研磨膏9μm（1800#），6

μm（3000#），3μm（8000#）依次进行，从砂纸1500#开始

到研磨膏的3个阶段合计共4个阶段进行观察。在光

学显微镜下观察非金属夹杂物及碳化物的分布情况。

非金属夹杂物的类型及组成采用扫描电镜分析，

研 磨 表 面 采 用 キ - エ ン ス 制 造 的 微 分 干 涉 仪

VHX-500进行观察。此外，进一步测定采用原子间力

显微镜和激光显微镜，详细观察非金属夹杂物的脱落

和表面缺陷的形成过程以及缺陷的形貌。

3 6种钢的试验结果

（1）PX5。

PX5的显微组织如图 1所示，MnS为主体非金属

夹杂，与部分氧化物并存，经不同阶段研磨后微分干

涉图像如图2所示。经1500#砂纸研磨后可以清晰的

观察到非金属夹杂物的形貌。而针孔的形貌要经

1800#以上砂纸研磨后方可观察到。

图1 PX5的显微组织

100μm

表1 试料特性

钢种

PX5

NAK55

NAK80

PD613

D-STAR

SUS630

系列

P20

P21

P21

SDK11

SUS420J2

SUS630

化学成分

0.17C-1.6Mn-2.3Cr-0.4Mo-S

0.12C-1.7Mn-3Ni-1Al-1Cu-S

0.12C-1.7Mn-3Ni-1Al-1Cu

0.9C-8Cr-1Mo-0.4V

0.38C-0.9Si-13.5Cr-0.1Mo-0.3V

0.37C-16Cr-1Mo-S

硬化型*

HT

PH

PH

HT

HT

PH

硬度

/HRC

32

40

40

60

52

35

* HT：淬回火 PH：沉淀硬化

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·76·

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图2 PX5逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

如图3所示，以MnS为主体的非金属夹杂物内部

硬质夹杂物脱落后针孔形貌。软质的硫化物与硬质

氧化物共存，氧化物夹杂逐渐显现的形态。

图3 PX5上的针孔显微镜观察

（2）NAK55。

NAK55 的显微组织如图 4 所示。非金属夹杂物

以 MnS 为主体，图 5 所示为与硬质夹杂物共存的状

态。经过不同阶段研磨后试片的微分干涉计下形貌

如图 6 所示。与 PX55 一样经 1500#研磨后可见明显

的非金属夹杂，更清晰的形态要在经3000#以上的研

磨后才能观察到。图7所示为在8000#研磨后激光显

微镜观察到的MnS形态，MnS宽约5μm，长约50μm，

对应深约1μm左右，夹杂物断面形状宽深比为5。

图4 NAK55的显微组织

图5 含硬质夹杂物的MnS

图6 NAK55逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

图7 NAK55上针孔的激光显微镜观察

图8所示为MnS内部针孔EDX分析结果，经确认

为AlN，推断由于MnS优先被研磨掉、消失，AlN残留。

图8 NAK55上针孔的激光显微镜观察

1 2

3 4

50μm

1 2

3 4

100μm

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·77·

2022中国工模具材料及配件大全

（3）NAK80。

NAK80显微组织如图9所示，有少量非金属夹杂

物存在，不同阶段研磨后数字显微镜观察如图 10 所

示。经过1800#研磨表面未见针孔存在，经3000#以上

研磨后可见明显针孔。针孔及周围SEM-EDX分析如

图 11 所示。与 NAK55 一样，有 AlN 夹杂存在。图 12

所示为针孔断面激光显微镜观察，外观宽度约5～10

μm，对应深度约 1.5～2μm，断面形态比大约不大于

2～7。

图9 NAK80的显微组织

图10 NAK80逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

图11 NAK80上针孔的激光显微镜观察

图12 NAK80上针孔的激光显微镜观察

（4）PD613。

PD613显微组织如图13所示，存在共晶碳化物，

不同阶段研磨后显微镜下观察如图14所示。

图13 PD613的显微组织

图14 PD613逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

经1500#砂纸研磨后可见针孔，1800#以后呈现多

发针孔，显微组织可以观察到碳化物弥散分布，碳化

物作为模具材料中硬质点相，硬度高，研磨难度较

大。然而，随着抛光研磨磨料粒度变小，凹状的针孔

50μm

1 2

3 4

100μm

Carbide 50μm

2

3 4

100μm

1

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·78·

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数量随之增加。碳化物的尺寸大部分在10μm左右，

对应出现针孔的磨料粒度尺寸约9μm。图15所示为

原子间力显微镜观察的针孔形貌，可见明显角状边界

存在。

图15 PD613上针孔原子力显微观察

（5）D-SRAR。

D-STAR的显微组织如图16所示，未观察到明显

的非金属夹杂物。不同阶段研磨后微分干涉仪观察

形貌如图 17 所示。经 8000#研磨抛光后也未观察到

针孔。此钢具有良好的镜面加工性性，经确认可以具

备经14000#以上打磨的镜面要求。

图16 D-STAR的显微组织

图17 D-STAR逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

（6）SUS630。

如图18所示，SUS630 的显微组织。各阶段研磨

时数字显微镜组织如图19所示，针孔缺陷非常少，可

以观察到直径ϕ1μm左右的凸状微粒。抛光后经细致

观察存在尺寸接近的凹坑，凹坑部分原子间力显微镜

观察如图20所示，此针孔外形尺寸，经精确观察针孔

直径约2μm，深约50nm（0.05μm）。

图18 SUS630的显微组织

图19 SUS630逐步精细抛光的微分干涉仪研究

1.砂纸（1500#） 2.钻石研磨膏9μm（1800#）

3.钻石研磨膏6μm（3000#） 4.钻石研磨膏3μm（8000#）

图20 SUS630上针孔原子力显微观察

4 结果分析

模具材料中碳化物、硫化物、氮化物、氧化物等各

0 10.0 20.0 30.0 40.0

μm

μm 2.00

0

-2.00

0 10.0 20.0 30.0 40.0

μm

μm 2.00

0

-2.00

100μm

2

3 4

1

25μm

2

3 4

1

100μm

0 10.0 20.0 30.0 40.0

μm

μm 50

0

-50

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·79·

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种夹杂物经不同阶段研磨后，碳化物及各种非金属夹

杂物对针孔的影响有明显的差异。

（1）软质粒子（硫化物）。

对于PX5和NAK55含有硫化物的模具材料，硫化

物尺寸比氮化物、氧化物类非金属夹杂物外形尺寸

大，大约10～100倍。模具材料中的软质塑性夹杂物

被优先磨平，来自研磨初期对抛光表面的不同色差，

影响程度可以肉眼识别。一般情况下，从色差和反射

率方面影响镜面加工效果。

例如，采用1500#研磨，对应材料中宽只有10μm

的非金属夹杂物，研磨剂粒度大时非金属夹杂物内

部无法被优先研磨。因此，使用不同粒度的磨料，

对于不同尺寸的非金属夹杂物进行研磨抛光时，镜

面加工性就会表现不同的级别。普遍认为，硫化物

尺寸细小可以使镜面加工性明显提高。

（2）硬质粒子（碳化物、氧化物、氮化物）。

碳化物、氧化物、氮化物在模具钢材料中硬度高，

属于相对难研磨的相。所以粗磨时呈凸状微粒子，当

抛光磨料粒度大小接近硬质粒子尺寸时更容易脱落

而形成针孔。

观察PD613的碳化物尺寸10μm，则在1800#磨料

粒度9μm研磨下开始脱落。观察NAK80中AlN夹杂

约5μm，磨料粒度6μm时脱落。观察SUS630氧化物

约1～3μm左右，经磨料粒度3μm开始脱落仅少数保

留下来。以上事例说明，抛光过程中针孔的形成，与

磨料粒度尺寸、硬质非金属夹杂物粒子的大小近似程

度相关。

（3）软质粒子+硬质粒子。

以硫化物为主体的软质非金属夹杂物，部分是和

硬质夹杂粒子共存的，打磨过程中硬质粒子表现为更

加容易脱落。也就是，硬质粒子周围的软质夹杂优先

被研磨时，硬质粒子保持力在研磨过程中变弱。

5 结论

关于模具材料镜面加工性针孔缺陷的产生：碳化

物、硫化物、氮化物、氧化物的影响分析如下：

（1）软质塑性非金属夹杂物（硫化物）通过优先被

研磨后形成针孔，而硬质脆性的非金属夹杂物（氮化

物、氧化物）和其他碳化物，通过剥落形成针孔。

（2）针孔的形态取决于非金属夹杂物的类型。对

于软质的塑性非金属夹杂物来说具有浅而宽的形貌，

而对于脆性硬质的非金属夹杂物呈深而窄的形貌。

（3）抛光时磨料粒度大的情况下，无论是被优先

研磨还是剥落，出现针孔的情况较少。然而，粒度小

会增加针孔的数量。

（4）当磨料粒度与硬质夹杂颗粒粒度尺寸接近

时，硬质夹杂物和碳化物更容易脱落。

（5）当硬质脆性夹杂物与软质塑性夹杂物混合分

布时，打磨过程中比其单独分布更容易脱落。

综上，镜面加工过程中抑制针孔的产生，在抛光

方面应该注意：①磨料粒度细小，非金属夹杂物容易

引起针孔发生，接近抛光完成时有必要保留最一定的

研磨余量；②硬质夹杂物脱落时产生针孔较深，同样

粒度下继续研磨，针孔难以去除，宜采用从较粗的研

磨开始重新研磨抛光去除。

参 考 文 献

[1] 例えば，福尾憲二：特殊钢，1993，42（12）20

[2] 清水崇行，藤井利光：電気製鋼，2003，（74）125

[3] 金澤重久，加藤正倫，山畑利行：千葉県機械金属試験場研

究報告，1997，27（19）

[4] 幸田忠彰：日本機械学会ロボティクス·メカトロニクス

講演会92講演論文集，Vol.A,537.

[5] 田部博輔：型技術，2005，20（12），93

于红译自電気製鋼 第 78 卷 4 号 2007 年 11 月

P361～P368。

译者简介：于红，女，1967年生，硕士研究生，高级

工程师，主要从事工模具材料研发工作。

·镜面抛光中非金属夹杂物和碳化物对针孔敏感性的影响·

·80·

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Cr12 锻材大块碳化物尺寸控制研究

吴 鹏，焦其慧，王 利，付 博，王中强

（东北特殊钢集团股份有限公司技术中心，辽宁大连 116105）

【摘要】对比试验了Cr12锻造圆钢采用添加稀土、不同的锭型、不同的锻比对大块碳化物尺

寸的影响，试验结果表明：①添加稀土改善塑性后，通过增加锻造单道次变形量，可减小碳

化物尺寸；②在变形条件及锻比一定时，扁锭的大块碳化物尺寸小于八角锭；③若通过增

加钢锭截面积提高锻比，大块碳化物尺寸先随之减小后随之增加，最佳锻比约5.0。

关键词：Cr12；大块碳化物；稀土；锻比；锭型

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.08.018

Study on Size Control of Large Carbide in Cr12 Forging

Wu Peng，Jiao Qihui，Wang Li，Fu Bo，Wang Zhongqiang

（Technology Center of Dongbei Special Steel Group Co., Ltd., Dalian，Liaoning 116105,CHN）

【Abstract】The effects of rare earth addition, different ingot shapes and different forging ratios

on the size of large carbide in Cr12 forged round steel are compared. The test results show that:①

after adding rare earth to improve plasticity, the size of carbide can be reduced by increasing the

deformation of single forging pass. ② When the denaturation condition and forging ratio are

fixed, the size of large carbide in flat ingot is smaller than that in octagonal ingot. ③If the forging

ratio is increased by increasing the cross-sectional area of ingot, the size of large carbide first

decreases and then increases, and the best forging ratio is about 5.0.

Key words：Cr12；bulk carbide；rare earth；forging ratio；ingot type

1 引言

Cr12属于高耐磨、微变形、高碳高铬莱氏体冷作

模具钢，具有较好的淬透性和很高的耐磨性，多用于

冷剪切刀、搓板、拉丝模、冷轧辊使用，但由于大块碳

化物的存在，尤其是用做冷轧辊使用时，易造成大块

碳化物脱落，常被称为“掉肉”缺陷影响使用，因此，研

究控制Cr12大块碳化物是非常重要的。为此，东特股

份公司为了改善Cr12锻材的碳化物大小，针对冶炼工

艺、锭型选择、锻比对碳化物大小影响的研究，提出了

改进工艺。

2 试验钢成分及工艺流程

试验钢Cr12成分如表1所示。

表1 Cr12化学成分 %

工艺流程如下所示：

电炉→LF→VD→模铸→红送→加热、锻造→退

火→超声波探伤→检验、入库。

3 试验方法

Cr12属于莱氏体钢，钢液冷凝过程中发生共晶反

应形成大量的网状结晶碳化物，需通过后续锻造加工

变形将共晶碳化物破碎成细小分布的碳化物。因此

研究改善碳化物大小主要从缩小原始共晶碳化物大

小以及加工工艺优化两方面入手。

C

2.05～2.20

Si

0.15～0.40

Mn

0.20～0.40

P

≤0.030

S

≤0.005

Cr

12.00～12.80

·Cr12锻材大块碳化物尺寸控制研究·

·81·

2022中国工模具材料及配件大全

采用添加稀土、不同的单道次变形量、不同的锻

比、不同的锭型进行了对比试验，试验后在锻材横截

面直径的四分之一处切取横向试样，经研磨、抛光后

制成金相试样，用 4%硝酸酒精溶液深腐蚀，按照

JB-T 7713-2007标准测量最大的大块碳化物尺寸。

4 试验结果及分析

4.1 稀土及单道次变形量对碳化物尺寸影响

研究表明，通过添加稀土元素可以改善高合工钢

的塑性[1]

，增加锻造单道次变形量，为了研究稀土元素

对大块碳化物影响，采用 1.7t 八角锭，不同的锻造单

道次变形量生产相同规格ϕ180mm进行对比试验，试

验结果如表2及图1所示。

表2 是否添加稀土及不同单道次变形量试验结果

图1 是否添加稀土及不同单道次变形量的大块碳化物尺寸

a——添加稀土、单道次变形量40mm b——添加稀土、单道次

变形量70mm c——未添加稀土、单道次变形量40m

由表2可见，若单道次变形量相同，添加稀土对大

块碳化物尺寸无明显改善，当添加稀土改善塑性后，

单道次变形量由40mm增加至70mm后未发生表面开

裂，且大块碳化物尺寸明显减小，主要体现在碳化物

长度明显缩短，这是由于增加单道次变形量，钢锭内

部易锻透，有利于钢材内部的碳化物破碎，尤其是长

条形的碳化物更容易被破碎成多个碳化物，从而缩小

大块碳化物尺寸。

4.2 不同锭型对大块碳化物影响

为了验证不同锭型（扁锭与八角锭）对大块碳化

物尺寸的影响，采用添加稀土方式冶炼1.4t扁锭、1.7t

八角锭，相同的单道次压下量，相同的锻比，生产

ϕ180mm规格锻圆，试验结果如表3及图2所示。

表3 不同锭型试验结果

大块碳化物尺寸25μm 大块碳化物尺寸56μm

图2 不同锭型试验的大块碳化物尺寸

a——1.4t扁锭 b——1.7t八角锭

由表3可见，经过相同的变形条件、相同的锻比，

1.4t扁锭大块碳化物明显小于1.7t八角锭，这是由于

根据凝固理论，以及共晶碳化物沿晶界析出特点，共

晶碳化物分为3个区，分别为表层细小网状区、中部柱

状网状区、心部粗大等轴网状区，钢锭初始共晶碳化

物与冷凝条件有关，凝固时间短易于获得细小的共晶

碳化物[2]

，而1.4t扁锭厚度较小，相对于1.7t八角锭冷

凝速度更快，形成更细小的原始共晶碳化物，经过相同

的变形条件、相同的锻比得到更细小的大块碳化物。

4.3 不同锻比对碳化物尺寸影响

一般来说，提高锻比有两种方式，一是通过镦粗

方式提高锻比，该方法有利于碳化物破碎，减小碳化

物尺寸，但对于高合工钢，变形抗力较大且易开裂，若

通过镦粗增加锻比，操作难度较高，且易造成废品[3]

，

增加生产成本，大生产中很少采用；二是通过增加钢

是否

添加稀土

是

否

单道次变形量

mm

40

70

40

70

表面

是否开裂

否

否

否

是

大块碳化物尺寸

μm

72

56

76

因开裂严重无法锻造

锭型

1.4t扁锭

1.7t八角锭

是否添

加稀土

是

是

钢锭尺

寸/mm

520×280

ϕ430

成品规

格/mm

ϕ180

ϕ180

单道次变

形量/mm

70

70

锻

比

5.7

5.7

大块碳化物

尺寸/μm

25

56

（c）

（a） （b）

大块碳化物尺寸72μm 大块碳化物尺寸56μm

大块碳化物尺寸76μm

（a） （b）

·Cr12锻材大块碳化物尺寸控制研究·

·82·

2022中国工模具材料及配件大全

锭截面积来提高锻比，虽然也会有利于碳化物破碎，

但随着钢锭截面积增加势必造成原始共晶碳化物尺

寸也随之增加，两者叠加后难以判断对碳化物尺寸

带来何种影响。为了研究通过增加钢锭截面积提高

锻比对碳化物尺寸的影响，采用同种形状不同截面

积的钢锭、不同锻比进行对比试验，试验结果如表 4

及图3所示。

由表4可见，随着锻比增加，大块碳化物尺寸先随

之减小，后随之增加，原因是钢锭截面积增加导致原

始共晶碳化物尺寸增加，而增加的锻比虽然会增加破

碎效果，但当钢锭截面积增加到一定程度后，增加的

锻比难以抵消原始共晶碳化物尺寸增加带来的负面

影响，最终造成成品的大块碳化物尺寸先减小后增

加[4]

，最佳锻比约5.0左右。

表4 不同锻比试验结果

锭型

1.0t八角锭

1.2t八角锭

1.7t八角锭

2.1t八角锭

3.15t八角锭

是否添

加稀土

是

是

是

是

是

钢锭尺

寸/mm

ϕ360

ϕ400

ϕ430

ϕ500

ϕ580

成品规

格/mm

ϕ180

ϕ180

ϕ180

ϕ180

ϕ180

单道次变

形量/mm

70

70

70

70

70

锻

比

4.0

5.0

5.7

7.7

10.4

大块碳化物

尺寸/μm

52

44

56

58

64

大块碳化物尺寸52μm 大块碳化物尺寸44μm 大块碳化物尺寸56μm

大块碳化物尺寸58μm 大块碳化物尺寸64μm

（a） （b） （c）

（d） （e）

图3 不同锻比试验的大块碳化物尺寸

a——锻比4.0 b——锻比5.0 c——锻比5.7 d——锻比7.7 e——锻比10.4

5 结论

（1）Cr12冶炼添加稀土后，若锻造单道次变形量

不变，大块碳化物尺寸未见明显变化，但添加稀土改

善塑性后，可通过增加锻造单道次变形量，有效减小

大块碳化物尺寸。

（2）因扁锭较八角锭的冷凝效果更佳，原始共晶

碳化物更细小，在加工条件及锻比相同时，扁锭的大

块碳化物尺寸明显小于八角锭。

（3）若通过增加钢锭截面积提高锻比，大块碳化

物尺寸先随之减小后随之增加，最佳锻比应控制在

5.0左右。

参 考 文 献

[1] 韩凤军，刘晓斌，李涛等. 改善高合金工具钢碳化物不均匀

度的研究[J]. 大型铸锻件，2019，（1）：6~9

[2] 王继红,孙秀华,王琳等. 钢锭截面形状对Cr12Mo1V1锻制

扁钢和圆钢的共晶碳化物影响[J]. 模具制造，2019，（9）：

86~89

[3] 余多贤. Cr12系列冷作模具钢的锻造与热处理[J]. 特钢技

术，2019，3（25）：1~3

[4] 王继红,孙秀华,王琳等. 改善Cr12MoV模具钢共晶碳化物

均匀性的工艺研究[J]. 模具制造，2020，（12）：81~84

第一作者简介：吴鹏，男，1982年生，辽宁大连人，

主要从事金属材料研发及工艺研究。

·Cr12锻材大块碳化物尺寸控制研究·

·83·

2022中国工模具材料及配件大全

ZW636 高镜面塑料模具钢的开发

王建华1，2

，曹立军1，2

，崔瑞婷1，2

，张长春1，2

，张海英1，2

（1.唐山志威科技有限公司，河北遵化 064200；

2.河北省工模具钢技术创新中心，河北遵化 064200）

【摘要】通过优化ZW636冶炼工艺，生产出低P、低Ca的电极坯料，电极坯通过保护气氛电

渣炉冶炼出高纯净度高均匀性电渣锭，电渣锭经高温均质化、大锻比锻造、正火扩氢、水空

交替冷却淬火及多次回火工艺，得到了高镜面塑料模具钢。对其成分、硬度、纯净度、组

织、晶粒度和抛光性等指标进行检验，结果表明，ZW636材料性能优异，适用于大灯灯罩、

尾灯双色和空调面板等模具。

关键词：ZW636；高镜面；纯净度；硬度均匀性；抛光性能

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.08.019

Development of ZW636 High Polishing Plastic Mold Steel

Wang Jianhua1，2

，Cao Lijun1，2

，Cui Ruiting1，2

，Zhang Changchun1，2

，Zhang Haiying1，2

（1.Tangshan ZWell Technology Co., Ltd., Zunhua, Hebei 064200，CHN；

2.Hebei Tool & Mold Steel Technology Innovation Center, Zunhua, Hebei 064200，CHN）

【Abstract】By optimizing the smelting process of ZW636, Electrode billets with low P and low

Ca are produced. Through the protective atmosphere and controlled melting rate electroslag

furnace, the high purity and high uniformity electroslag ingots are smelted. High polished plastic

mold steel is produced, by high temperature and long time diffusion, high forging ratio,

normalizing, air and water alternate cooling and multiple tempering. The composition, hardness,

purity, structure, grain size and polishing property of the product were examined. The results

show that ZW636 is excellent for headlamp shade mold, taillight dual-color mold and

air-conditioning panels mold.

Key words: ZW636；high polishing；purity；uniformity of hardness；polishing performance

1 引言

随着生活水平提高，人们对日常生活用品表面美

观度提出了更高的要求，高端塑料模具消耗量飞速增

长，高端镜面塑料模具钢需求量也随之提高。但高镜

面塑料模具钢的生产企业多分布在日本、德国和瑞典

等国家，其模具钢质量稳定性好，而我国生产能力不

足，质量波动大，导致高端塑料模具钢大部分依赖进

口，价格几倍于国产同质量水平的塑料模具钢[1]

。发

展高镜面等高端塑料模具钢势在必行。唐山志威科

技有限公司生产的高镜面塑料模具钢 ZW636，硬度

38~42HRC，可抛光至8000#，目前最大厚度达800mm。

2 主要技术要求

（1）成分要求。成分按照表1进行控制。

表1 化学成分标准 wt%

（2）硬度要求。预硬化黑皮状态交货，截面硬度

38~42HRC，芯部≥37HRC。

（3）非金属夹杂物。非金属夹杂物按GB/T 10561

的A法进行检验，检验结果应符合表2要求。

钢种

ZW636

C

0.23-

0.30

Si

≤

0.4

Mn

1.3~

1.6

P

≤

0.015

S

≤

0.003

Cr

1.3~

1.6

Ni

0.9~

1.2

Mo

0.50~

0.70

V

0.08~

0.015

·ZW636高镜面塑料模具钢的开发·

·84·

2022中国工模具材料及配件大全

表2 非金属夹杂物级别

（4）晶粒度。按照 GB/T 6394 进行晶粒度检测，

实际晶粒度≥5级。

（5）超声检测。锻件要求逐支100%进行探伤，按

SEP1921 标准第三组进行探伤，合格级别满足 E/e 级

要求。

（6）抛光等级。在模块冒口端面靠中心位置取

100×100mm 试块进行抛光。抛光流程：去除锯切痕

（砂轮机和砂轮片）→砂纸抛光（100-1000#砂纸）→钻

石抛光膏抛光（抛光面上无肉眼可见的抛光痕迹）→

表面擦拭→评级。评级标准：1cm范围内0~1个麻点，

抛光为合格，按8000#等级标准进行测试，通过测试为

合格。

3 工艺流程

ZW636ESR生产工艺：电炉→钢包精炼→真空脱

气→模铸→保护气氛电渣重熔→高温扩散→换向锻

造→正火扩氢处理→调质处理→超声波探伤→表面

质量检验→喷标→检斤入库。

4 生产试制

4.1 冶炼过程

电炉冶炼完毕后，取样检测磷含量，控制磷≤

0.010%后出钢，出钢过程加入铝块进行沉淀脱氧、造

渣料进行渣洗及合金化。钢水到达 LF 后，采用铝粒

和高纯碳化硅进行扩散脱氧，精炼时间≥60min，白渣

保持时间≥20min。钢水到达 VD，通氩气搅拌，在真

空度≤67Pa下，真空度保持时间20min，软吹＞15min，

氩气保护浇铸模铸电极坯。模铸电极坯表面磨光，渣

料进行烘烤后进行电渣重熔。

4.2 高温均质化加热和锻造过程

高温均质化加热：坯料尽管已经经过电渣重熔过

程，但铸态合金因凝固时溶质原子再分布，易导致凝

固后合金元素的不均匀分布，从而引起枝晶偏析，通

过高温扩散均质化加热，改善了C、Mn、Cr和Mo等元

素的偏析情况[2]

。

锻造和成形：保证足够锻比，保证芯部组织的锻

透、压实和晶粒充分破碎，同时保证最后一火锻比>1.5。

4.3 正火扩氢和淬回火过程

电渣锭锻造成形后，进行正火扩氢和淬回火。此

钢种为白点敏感钢，尤其在雨季，扩氢时间应适当延长。

5 产品检验结果

模块回火后进行探伤，根据探伤结果平头，检测

硬度，并在两端取片进行高倍检验。经检验，探伤、硬

度、高倍均符合技术要求。

以下检验结果为规格610×1,510mm模块实测结果。

5.1 成分检验结果

化学成分如表3所示。

表3 化学成分 wt%

[O]=6ppm，[N]=51ppm，[H]=0.5ppm，成分满足技

术要求，且成分均匀。

5.2 硬度检验结果（两个端面5点L型硬度）

使用便携式里氏硬度计在模块两端锯切面检测

硬度，图1所示为端面硬度点位置，结果如表4所示，

满足技术要求，硬度均匀性为2.7HRC。

图1 硬度检测位置

表4 硬度结果

钢种

ZW636ESR

A

细

≤1.0

粗

≤0.5

B

细

≤1.0

粗

≤0.5

C

细

≤0.5

粗

≤0.5

D

细

≤1.0

粗

≤0.5

项

目

要

求

检

验

结

果

位置

——

补缩端

1/4宽度

补缩端

中心

底垫端

1/4宽度

底垫端

中心

C

0.23-

0.30

0.275

0.293

0.274

0.276

Si

≤0.4

0.254

0.233

0.225

0.218

Mn

1.3~

1.6

1.469

1.472

1.455

1.465

P

≤

0.015

0.0098

0.0098

0.0099

0.0106

S

≤

0.003

0

0

0

0

Cr

1.3~

1.6

1.46

1.46

1.44

1.44

Ni

0.9~

1.2

0.971

0.983

0.963

0.973

Mo

0.50~

0.70

0.586

0.596

0.587

0.591

V

0.08~

0.015

0.115

0.115

0.114

0.115

项目

要求

检验

结果

位置

——

锭尾端

补缩端

硬度/HRC

38~42

39.7

40.7

40.3

40

39.5

40

38.8

40

41.5

41.3

P1、P5点距表面20mm

P1

P2（1/2R） P4（1/2R）

P5 P3

（中心点）

·ZW636高镜面塑料模具钢的开发·

·85·

2022中国工模具材料及配件大全

5.3 非金属夹杂物检验结果

非金属夹杂物检验结果如表5所示。1/4宽度非金

属夹杂物如图2所示，中心非金属夹杂物如图3所示。

表5 非金属夹杂物检验结果

图2 1/4宽度非金属夹杂物100× 图3 中心非金属夹杂物 100×

5.4 晶粒度检验结果

检验位置：补缩端1/4宽度和中心

检验结果：如图4、图5所示，6级。

图4 1/4宽度晶粒度 200× 图5 中心晶粒度 200×

5.5 金相组织

在补缩端取片检验1/4宽度和中心位置观察金相

组织，组织为回火索氏体。组织均匀，无明显偏析。

如图6、图7所示。

图6 1/4宽度金相组织（50×和500×）

图7 中心金相组织（50×和500×）

5.6 超声检测

按 SEP1921 标准第三组进行模块大面和侧面探

伤，未发现裂纹、疏松和缩孔等缺陷，未发现任何超声

波缺陷，完全满足E/e级要求。

5.7 抛光检测

在材料端面靠中心位置取100×100mm试块进行

抛光。抛光亮度为8000#，抛光效果评分为90%（1cm

范围麻点数为0~1个），适用于大灯灯罩、尾灯双色和

空调面板等模具。

6 结论

（1）ZW636ESR高镜面塑料模具钢生产工艺已成

熟稳定，并已固化。

（2）ZW636ESR模块硬度38~42HRC，同截面硬度

均匀性≤3HRC，满足要求。

（3）各类非金属夹杂物级别均≤1.0 级。组织均

匀，无明显偏析。晶粒度6级，满足技术要求。

（4）ZW636ESR 具有优异的抛光性能，可抛光至

8000#，适用于大灯灯罩、尾灯双色和空调面板等模具。

参 考 文 献

[1] 潘金芝，任锐铭，戚正风. 国内外模具钢发展现状[J]. 金属

热处理，2008，33（8）：10~15

[2] 康爱军，郭强，顾容，王琳，杨天亮. 高温扩散对3Cr2MnNiMo

钢大型模块组织和硬度均匀性的影响[J]. 机械工程材料，

2010，34（12）：40~44

第一作者简介：王建华，女，1981年5月生，硕士，

毕业于山东大学，工程师，主要从事塑料模具钢产品

研究与开发工作。

项目

要求

检验结果补缩端1/4宽度

检验结果补缩端中心

A

细

≤1.0

0

0

粗

≤0.5

0

0

B

细

≤1.0

0.5

0.5

粗

≤0.5

0

0

C

细

≤0.5

0

0

粗

≤0.5

0

0

D

细

≤1.0

1

0.5

粗

≤0.5

0.5

0.5

Ds

≤1.0

0.5

1.0

·ZW636高镜面塑料模具钢的开发·

·86·

2022中国工模具材料及配件大全

ZW863ESR超镜面车灯模具钢开发及研究

曹立军1，2，3

，姚宏康1，2，3

，张长春1，2，3

，陈海桐1，2

，潘成明1，2

，张海英1，2

（1.唐山志威科技有限公司，河北唐山 064200；

2.河北省工模具钢技术创新中心，河北唐山 064200；

3.唐山市工模具钢研究与开发技术创新团队，河北唐山 064200）

【摘要】ZW863ESR 超镜面车灯模具钢，在 GB/T 1299-2014 4Cr5MoSiV、ASTM A681-2008

H11、DIN EN ISO 4957-2001 1.2343（X37CrMoV5-1）基础上进行成分优化设计，材料性能

及稳定性得到进一步提升。采用建龙集团高纯净度高炉+转炉+精炼+真空脱气+连铸流程

精炼钢作为电极母材，经保护气氛电渣重熔+高温均质化+多向锻造成型+超细化处理，获

得高纯净度、高均匀性、高韧性车灯模具钢材料。在模块冒口中心位置取样，进行调质热

处理，根据NADCA#207-2016标准，冲击试样硬度达到44~46HRC，进行无缺口冲击性能检

测，横向无缺口冲击功达到320J以上，等向性达到0.9以上，抛光试样硬度达到46~48HRC，

进行抛光性能检测，抛光亮度达到12000#，可满足高端车灯模具使用要求。

关键词：超镜面；车灯模具钢；高温均质化；超细化处理；抛光性能

中图分类号：TG162；TG142 文献标识码：B

DOI：10.12147/j.cnki.1671-3508.2022.09.019

Development and Research of ZW863ESR

Ultra-Mirror Lamp Mold Steel

Cao Lijun1，2，3

，Yao Hongkang1，2，3

，Zhang Changchun1，2，3

，Chen Haitong1，2

，

Pan Chengming1，2

，Zhang Haiying1，2

（1.Tangshan ZWell Technology Co., Ltd., Tangshan, Hebei 064200，CHN；

2.Hebei Tool & Mold Steel Technology Innovation Center, Tangshan, Hebei 064200，CHN；

3.Tangshan Tool & Mold Steel R&D Technology Innovation Team,Tangshan,Hebei 064200，CHN）

【Abstract】By improving the chemaical composition, ZW863ESR ultra-mirror auto lamp mould

steel offers better material properties and stability than 4Cr5MoSiV (GB/T 1299-2014), H11

(ASTM A681-2008) and 1.2343 (DIN EN ISO 4 957-2001) . Through high purity BF+BOF+LF+

VD+CC melting process, protective atmosphere electroslag remelting process, high temperature

homogenization，multi-directional forging process and then ultrafine treatment, the high purity,

high uniformity and high toughness lamp mold steel material was finally made. Sampling and

testing according to NADCA#207-2016, its impact sample hardness is 44~46HRC, transverse

non-notch impact above 320J, isotropism above 0.9, polished sample hardness is 46~48HRC,

polishing brightness up to 12000#, which can meet the requirements of high-end auto lamp

mould.

Key words:ultra-mirror；lamp mold steel；high temperature homogenization；ultrafine treatment；

polishing performance

·ZW863ESR超镜面车灯模具钢开发及研究·

·87·

2022中国工模具材料及配件大全

1 引言

ZW863ESR 为我司自主开发的一种 Cr-Mo-V 系

热 作 模 具 钢 ，是 在 GB/T 1299-2014 4Cr5MoSiV、

ASTM A681-2008 H11、DIN EN ISO 4957-2001

1.2343（X37CrMoV5-1）、NADCA#207-2016 GRADE

D（Type H11/2343）基础上进行成分优化设计，材料性

能及稳定性得到进一步提升。该钢种具有良好的淬

透性、组织均匀性、冲击韧性、热疲劳性、耐磨性及优

异的镜面抛光性能。由于其优异的综合性能，广泛应

用于热锻模、铝型材挤压模、铝镁合金压铸模、车灯模

具[1~2]

，其中，车灯模具要求最高。

本文根据车灯模具使用要求，并结合 NADCA#

207-2016[3]

、SEP 1614-1996 等国际通用标准[4]

，对

ZW863ESR模具材料的实物指标进行分析，最终对抛

光性能进行综合评价，确定满足车灯模具抛光要求与

材料关键技术指标的对应性。为超镜面车灯模具量

产奠定理论基础。

2 车灯模具使用要求

汽车车灯作为汽车的核心部件，在汽车工业中占

据着举足轻重的地位[5]

。汽车车灯外观要求高，其重

要零件都是透明件、电镀件等，可以说汽车外观要求

最高的零件就是车灯，因而对模具材料及制造要求极

高[6]

。车灯模具作为汽车灯具成型的主要工具，对模

具抛光性能、耐磨性能及冲击韧性有着极高的要求，

尤其是镜面抛光性能。

车灯根据位置可分为前大灯、尾灯、雾灯、转向灯

等，其中，前大灯要求最高。前大灯又分为灯罩及反

光镜。灯罩为透明塑料件（外观件），不允许有斑点、

收缩凹陷、熔接痕、飞边等缺陷。反光镜为表面镀铬

件（电镀件），对斑点的要求比灯罩更为苛刻，也是车

灯模具中要求最严苛的部件。

3 模具材料关键技术要求

3.1 化学成分

化学成分要求如表 1 所示。主要化学成分在

NADCA#207-2016 GRADE D（Type H11/2343）等标

准基础上进一步缩窄范围，并增加残余元素要求及添

加特殊元素。

3.2 非金属夹杂物

非金属夹杂物要求如表2所示。非金属夹杂物在

NADCA#207-2016 S级基础上增加Ds要求。

表1 化学成分要求 %

表2 非金属夹杂物要求（级）

3.3 显微组织

（1）火组织按NADCA #207-2016标准进行评级，

合格级别满足AS1-AS6。

（2）状偏析按 SEP 1614-1996 标准进行评级，合

格级别满足SA1-SA4，SB1-SB4。

3.4 口冲击性能

无缺口冲击性能，采用7×10×55mm试样，冲击平

均值≥320J，单个最小值≥280J。

4 模具材料开发工艺流程

采用建龙集团高炉+转炉+精炼+真空脱气+连铸

流程精炼钢作为电极母材，经保护气氛电渣+高温均

质化处理+多向锻造成型+超细化处理，获得高纯净

度、组织均匀、高韧性车灯模具钢材料。

4.1 坯料纯净度及电渣重熔质量控制

从抛光性能的主要影响因素—麻点出发，控制

原始坯料的纯净度，尤其是大颗粒球状氧化物夹

杂。坯料采用高炉铁水≥70%的装炉方式进行转炉

冶炼，保证 P、S 及残余元素含量，钢水经精炼及真空

脱气，保证气体含量，进行无钙化处理工艺[7]

，在保证

钢水可浇性的条件下，并连铸成型，获得高纯净度电

极坯料。

连铸电极坯经进口恒熔速保护气氛电渣重熔，冶

炼锭型为ϕ1,100mm，原始枝晶偏析及宏观成分偏析

得到明显改善，获得致密度、结晶组织、枝晶偏析及截

面成分均匀性良好的电渣锭。

4.2 高温均质化及热变形质量控制

ZW863ESR为Cr-Mo-V系热作模具钢，钢种主要

合金元素Cr、Mo、V为强碳化物形成元素，在凝固过程

牌号

ZW863ESR

C

0.35

~

0.40

Si

0.90

~

1.10

Mn

0.20

~

0.50

P

≤

0.015

S

≤

0.003

Cr

5.00

~

5.50

Mo

1.20

~

1.40

V

0.30

~

0.50

Ni

≤

0.20

Cu

≤

0.10

特殊

元素

添加

牌号

ZW863ESR

A

细

≤0.5

粗

≤0.5

B

细

≤1.5

粗

≤1.0

C

细

≤0.5

粗

≤0.5

D

细

≤1.5

粗

≤1.0

Ds

≤1.0

·ZW863ESR超镜面车灯模具钢开发及研究·

·88·

2022中国工模具材料及配件大全

易与碳结合形成M23C6、M6C及MC型碳化物，造成原始

枝晶偏析，严重时将在枝晶间形成液析碳化物。根据

钢种合金含量及碳化物类型特点，采用锻前 1,260℃

长时间高温均质化处理，有效溶解原始MC型碳化物，

并使得枝晶干与枝晶间碳及合金元素得到短程扩散，

对改善电渣锭原始枝晶偏析效果良好。

高温均质化的电渣锭再进行多向锻造成型，充分

破碎未溶解、扩散的枝晶偏析，进一步改善偏析程度，

均匀组织。

4.3 预备热处理质量控制

锻后采用 1,060℃高温固溶处理，进一步溶解高

熔点碳化物，得到均匀的固溶体，并采用水空交替

的冷却方式，控制模块中心冷速，避免碳化物沿晶

界析出。在固溶处理后进行等温球化退火，改善组

织均匀性的同时细化晶粒，从而达到超细化处理的

目的。经预备热处理，获得组织均匀、晶粒细小

的球化组织，为模具最终热处理创造良好的组织

条件。

5 模具材料实物指标及性能

对试制的300×1,100mm及560×1,100mm模块，分

别进行化学成分、气体、低倍组织、非金属夹杂、显微组

织、晶粒度、无缺口冲击、超声波探伤及抛光性能检测。

5.1 化学成分及气体

化学成分实物指标如表3所示。

表3 化学成分实物指标 %

气体实物指标如表4所示。

表4 气体实物指标 ppm

气体O、N、H控制良好，符合技术要求。

5.2 低倍组织

在模块冒口端取片，经酸浸腐蚀后，检验横截面

低倍组织，无肉眼可见的白点、夹杂、裂纹、皮下气泡、

翻皮和分层等缺陷。中心疏松和锭型偏析按 GB/T

1299 第三级别图评定，一般疏松按 GB/T 1979 评定，

均符合≤1.0级要求。低倍组织实物指标如表5所示。

表5 低倍组织实物指标（级）

5.3 非金属夹杂物

在冒口端低倍片上取样，检验非金属夹杂物，按

GB/T 10561-2005 标准评级，试验模块纯净度良好，

无0.5级以上非金属夹杂。

非金属夹杂物实物指标如表6所示。

表6 非金属夹杂物实物指标（级）

5.4 显微组织

试样分别取自300×1,100mm、560×1,100mm模块

截面中心位置，试样经抛光及4%硝酸酒精腐蚀后观

察纵截面显微组织。

在 50×下观察，无明显带状及液析碳化物，按

SEP 1614-1996 标准评定，带状偏析达到 SA1。在

500×下观察，退火组织由铁素体基体上均匀分布的球

状碳化物组成，无链状碳化物及大块铁素体，按

NADCA#207-2016标准评定，退火组织达到AS3。具

体带状及球化组织如图1所示。

5.5 晶粒度

试样经1,000±10℃奥氏体化、保温30min，分级淬

火至 700℃保温 30min，然后空冷至室温。按 GB/T

6394进行评级，晶粒度均达到8.0级以上。

5.6 无缺口冲击性能

试样分别取自300×1,100mm、560×1,100mm模块

截面中心位置，取短横方向（ST）及纵向（L）无缺口冲

击试样，试样尺寸7×10×55mm，试样经1,000±10℃奥

氏体化，保温30min，油淬，至少回火2次，确保最终硬

度44~46HRC。横纵向无缺口冲击及等向性如表7及

图2所示。

规格/mm

300×1,100

560×1,100

C

0.37

0.38

Si

1.02

0.98

Mn

0.39

0.42

P

0.008

0.009

S

0.001

0.001

Cr

5.07

5.02

Mo

1.30

1.29

V

0.39

0.40

Ni

0.06

0.07

Cu

0.03

0.05

规格/mm

300×1,100

560×1,100

O

8.7

9.2

N

61

58

H

0.6

0.8

规格/mm

300×1,100

560×1,100

中心疏松

1.0

1.0

一般疏松

0.5

0.5

锭型偏析

1.0

1.0

规格/mm

300×1,100

560×1,100

A

细

0

0

粗

0

0

B

细

0.5

0.5

粗

0

0.5

C

细

0

0

粗

0

0

D

细

0.5

0.5

粗

0.5

0.5

Ds

0.5

0.5

·ZW863ESR超镜面车灯模具钢开发及研究·

·89·

2022中国工模具材料及配件大全

表7 横纵无缺口冲击及等向性实物指标

5.7 抛光性能

试样分别取自300×1,100mm、560×1,100mm模块

冒口端截面中心位置，试样热处理至硬度46~48HRC，

进行抛光性能检验，抛光亮度均达到12000#，无明显

麻点及料纹。可满足高端车灯模具抛光性能要求。

抛光检测结果如表8所示。

表8 抛光检测结果

6 结束语

经以上流程开发的ZW863ESR获得高纯净度、高

均匀性、高韧性车灯模具钢材料，关键技术指标可满

足 NADCA#207-2016 标 准 GRADE D（Type H11/

2343）相关技术要求，冲击试样在44~46HRC硬度下，

横向无缺口冲击功达到320J以上，等向性达到0.9以

上，抛光试样在 46~48HRC 硬度下，抛光亮度达到

12000#，可满足高端车灯模具使用要求。

参 考 文 献

[1] 陈再枝，蓝德年. 模具钢手册[M]. 北京：冶金工业出版社，

2002.

[2] 姚迪，李晶，何新波，张涛，陈雪梅. 国内热作模具材料发展

现状[J]. 冶金丛刊，2014，（04）

[3] NADCA#207 - 2016 Special Quality Die Steel & Heat

Treatment Acceptance Criteria for Die Casting Dies[S].

[4] SEP 1614-1996 Microscopic inspection of hot-work tool

steels[S].

[5] 王艳光. 浅谈材料的正确应用对车灯反射镜的设计生产以

及成本的影响[J]. 时代汽车，2019（, 13）

[6] 许建荣. 汽车灯具反射镜材料的性能要求和热塑性反射镜

材料[J]. 上海塑料，2005，（01）

[7] 任立坤，童立芬，曹立军，马小亮，李军龙. 无钙处理工艺对

合金钢洁净度的影响[J]. 特殊钢，2020，（02）

第一作者简介：曹立军，男，1977年生，博士，高级

工程师，主要从事工模具钢开发及管理。

规格/mm

300×1,100

560×1,100

试样尺寸/mm

80×80×20

80×80×20

试样硬度/HRC

46~48

46~48

抛光亮度

12000#

12000#

规格/mm

短横（ST）/J

纵向（L）/J

等向性（ST/L）

300×1,100

362

375

0.965

560×1,100

353

368

0.959

400

300

200

100

0

300×1,100 560×1,100

横纵向无缺口冲击/J

362 375 353 368

短横（ST） 纵向（L）

等向性（ST/L）

0.965 0.959

300×1,100 560×1,100

1.000

0.900

0.800

0.700

0.600

0.500

图2 横纵无缺口冲击及等向性

图1 显微组织（左-50×带状偏析，右-500×退火组织）

·ZW863ESR超镜面车灯模具钢开发及研究·

·90·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

深圳市兆恒抚顺特钢有限公司

主营业务：模具钢材

联系人：曾灿基

电话：0755-26548707 13352989703

传真：0755-26548722

Http：//www.sz-zhfg.com

地址：深圳光明新区根玉路模具产业基地兆恒工业园

南区

深圳市德瑞特模具钢材有限公司

主营业务：进口模具钢材-德国萨尔锻钢厂代理商

联系人：崔先生

电话：0755-23464455 13823315819

传真：0755-23464460

E-mail：sales@drtsteel.cn

Http：//www.drtsteel.cn

地址：深圳市宝安区燕罗街道罗田社区燕罗公路190

号厂房4栋101A区

广东天佳誉模具科技有限公司

主营业务：高级压铸模具钢系列产品，兼营塑胶模具钢

防锈系列、镜面系列产品以及精密冷冲模具钢系列产

品，并可以按用户特殊要求提供个性化开发定制服务

联系人：邓志斌

电话：0755-89567199 89567399

传真：0755-89567122

E-mail：ytsz@yutejs.com

Http：//www.yutejs.com

QQ：1310305349 微信号：T19926450117

地址：深圳市坪山区坪山街道六联社区锦龙大道67号

深圳市隆际五金模具钢材有限公司

主营业务：模具钢材、铜材、铝材，五金配件

联系人：蔡志勇

电话：0755-28213911 28213122 13828761981

传真：0755-89342196

E-mail：xth@xth-hk.com

Http：//www.xth-hk.com

地址：深圳市龙岗区平湖街道鹅公岭东门路94号A栋

中拓金属五金材料（深圳）有限公司

主营业务：模具钢材，国内外钢材、塑胶钢、压铸钢、热

作钢、五金冲压钢材等

联系人：郑志雄

电话：0755-29093859

E-mail：xlgg-x@163.com

地址：深圳市宝安区松岗街道罗田龙山四路4号E栋

深圳市业辉科技有限公司

主营业务：石墨原材料销售及石墨电极加工

联系人:苏洪杰

电话：0755-27200128

传真：0755-27286667

E-mail：yehuikeji@163.com

Http：//www.ychuishimo.com

地址：深圳市宝安区松岗街道沙浦围社区第二工业区

工业大道2栋

深圳市信泰特钢有限公司

主营业务：1.2344，8407，8418，1.2343,4Cr13等模具钢

联系人：李健

电话：13651434739

地址：深圳市光明区马田街道薯田埔社区新兴工区F

区第9栋

模具材料类

广东省

·91·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

深圳市卓尔顺石墨制品有限公司

主营业务：石墨材料、石墨电极、CNC 加工、3 米双头

EDM放电加工

联系人：刘小姐

电话：0755-27429963 27429953 13823581998

传真：0755-27429963

E-mail：DrowAlongkf@163.com

Http：//www.drowalong.com.cn

地址：深圳宝安松岗沙浦围第一工业区20幢C栋1楼

深圳市宏胜达模具钢材有限公司

主营业务：模具钢材、五金材料、红铜材料、模具塑胶

制品的销售；模具开发；模胚加工；钢材热处理加工

联系人：黄朝斌

电话：0755-29543530 29543808

传真：0755-29543532

E-mail：sales@hosanda.com.cn

Http：//www.hosanda.com.cn

地址：深圳市光明新区公明街道办上村社区元山工业

园B区23栋

深圳市新元特钢有限公司

主营业务：现代化自动、半自动削皮机、冷拔机，并配

备喷砂、矫直、压光、滚光、热处理和涡流探伤等辅助

设备，碳结钢、合结钢和工模具钢的冷拔材、削皮材、

磨光材的圆钢和方扁钢

电话：0755-61691888

传真：0755-83410181

Http：//www.neworiginsteel.com

地址：深圳市福田保税区福年广场B2座209单元

深圳市宏晟达金属材料科技有限公司

主营业务：进口国产模具钢材，拥有多台锯床、铣磨精

料加工设备与真空热处理配套服务

联系人：林建勇

电话：0755-29543530 13662630506

E-mail：sales@hosanda.com.cn

Http：//www.hosanda.com.cn

地址：深圳市光明区公明街道上村社区元山工业区B

区第23栋

大桥铜材（深圳）有限公司

主营业务：优质红铜、硬铜合金、铜钢复合、铜钨、高导

铜材等系列产品

联系人：任仲泰

电话：0755-28052805 0755-28052845

传真：0755-28052225

E-mail：edmdq@126.com

Http：//www.edmdq.cn

地址：深圳市宝安区观澜环观中路金祥工业园

深圳市新亮金属制品有限公司

主营业务：模具、模架、模具零配件、精密机械板

联系人：骆鹤松

电话：15712123990 15307557105

传真：0755-23779515

E-mail：sales@nbmetal.org

Http：//www.nbmetal.org

地址：深圳市龙华区民治大道241号民泰大厦1013A

深圳市和铄金属有限公司

主营业务：钨铜合金，银钨合金材料的生产，高品质放

电紫铜

联系人：朱域

电话：0755-29076552 29076553 15007554408

传真：0755-21638578

E-mail：info@hosocorp.com

Http：//www.hosocorp.com

地址：深圳市宝安区沙井街道步涌北方永发高新科技

园E栋一楼东

深圳市国富特模具材料有限公司

主营业务：模具钢材，五金机电产品及配件，刀具（不

含管制刀具），磨具的销售，国内商业，物资及技术进

出口

联系人:吴闯创

电话：0755-29629969

传真：0577-29629959

E-mail：gf@jg66.com

Http：//www.jg66.com

地址：深圳市宝安区松岗街道东方西山区99栋

·92·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

广东万润利模具技术有限公司

主营业务：德国葛利兹钢材

联系人：唐小平 13829275810

电话：0755-28070708

传真：0755-28070718

E-mail：jdp.sg@groeditz-partner.com

Http：//www.groeditz-partner.com

地址：深圳市宝安区沙井街道南环路381号

深圳市欧姆阳科技有限公司

主营业务：专注于碳离子的光、电、热、磁能应用的研

发、生产和销售；导热材料专家，功能性碳基纳米材料

领域的研究与解决方案供应商

联系人：柯瑞林

电话：0755-26675975 15815513606

E-mail：sz15815513606@126.com

地址：深圳市龙华新区观澜办事处观光路1301号留学

生创业园银星科技大厦7楼A705室

攀钢集团国际经济贸易有限公司华南分公司

主营业务：优质碳合结钢、模具钢、不锈钢、精密无缝

钢管、核电管材、钛材

联系人：付子伦 13208279561

电话：0755-27718636

传真：0755-88305607

E-mail：fuzilun@sina.com

Http：//www.cssc.com.cn

地址：深圳市福田区金田路2022号华轩大厦316室

深圳市恒发钢材有限公司

主营业务：国产及奥地利、瑞典、德国、美国、日本等国

的进口模具钢材

联系人：肖至明

电话：0755-29501781

传真：0755-29502396

Http：//hengfagangcai.cn.china.cn

E-mail：yinchunhua9@163.com

地址：深圳市宝安区沙井街道南洞村上高坡工业园第

四栋

深圳市景泓特模具钢有限公司

主营业务：冷作模具钢，热作模具钢，高端热锻模具

钢、高光塑胶模具钢，高速工具钢等产品经销批发

联系人：周宁

电话：0755-29724402 传真：0755-29724403

E-mail：lrz@jhtsteel.com

地址：深圳宝安松岗街道罗田社区广发工业园

美兆贸易（深圳）有限公司

主营业务：代理NGK优质铍铜；代理NTK日本特殊陶

业切削工具

联系人：曾先生

电话：0755-89620039

传真：0755-89620045

地址：深圳龙岗区中心城龙城广场 110 号盛龙花园 2

期1栋1107房

深圳市万联锐模具钢材有限公司

主营业务：模具钢材

联系人：黄小姐

电话：0755-27043237

E-mail：2960652813@qq.com

地址：深圳龙华新区大浪街道顺城基工业园4栋一楼

震坚模具机械（深圳）有限公司

主营业务：模胚，进口模具钢，日立模具钢材、代理法

国阿赛洛模具钢

联系人：谢红霞

电话：0755-84138290 84138280

E-mail：sales@chenchine.com

地址：深圳市坪山区龙田街道龙田社区乌石路53号

深圳市惠吉实业有限公司

主营业务：进口、国产模具钢材，塑胶模具钢，五金模

具钢，热作钢等

联系人：余楚新

电话：0755-28855859 13760388369

传真：0755-28856081

E-mail：huijisz@sina.cn

地址：深圳市龙岗区平湖街道众和街3号B栋

·93·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

深圳市德舜尧国际贸易有限公司

主营业务：德国史密斯美特铜合金有限公司中国总经

销-塑料注塑模

联系人：韩蓄

电话：0755-27478111 18310166263

E-mail：hovadur@qq.com

Http：//www.schmelzmetall.com

地址：深圳市福田区梅林街道梅林一村17栋020F

山立欣业新材料（广东）有限公司

主营业务：清洗剂、脱模剂、防锈剂、顶针油、润滑脂等

联系人：曹建国/郑先生

电话：0755-27307085 15899862492/15899863502

传真：0755-27308219

E-mail：3003838653@qq.com

地址：深圳宝安福永街道白石厦社区东区华南路8号301

深圳市和永丰金属科技有限公司

主营业务：销售塑胶模具，五金冲压模具钢材，设有工

厂钢料库存，开料及精料加工

联系人：陈宇田

电话：0755-27099682

传真：0755-27098382

地址：深圳松岗镇东方松裕路松裕商铺32-4

益鑫实业有限公司/强力精密五金有限公司

主营业务：钨钢、铜钛合金、LOCTITE h+s、G.Dufour等

联系人：张照平

电话：0755-27069065 27062391 13823303496

传真：0755-27060026

E-mail：szyixing@126.com

地址：深圳市宝安松岗潭头三村

深圳市亿盛佰模具钢材有限公司

主营业务：专业销售各种国内外品牌模具钢材，五金

模具钢材，塑胶模具钢材，压铸模具钢材，机械钢材等

联系人：刘先生

电话：0755-27323001

传真：0755-27323186

地址：深圳市福永107国道福丰达工业区1栋1楼

东莞市中瑞金属材料有限公司

主营业务：专营各种高级进口圆板材料，常规热处理、

真空淬、回火热处理、真空离子氮化、超深冷处理，钢

材成分分析、金相检测及失效分析

联系人：张小姐

电话：0769-83137751-3/89006618

传真：0769-83136003

E-mail：316766468@qq.com

Http：//www.zhongrui-7.cn

地址：东莞市大朗镇黄草朗第二工业区东胜路68号

东莞市精闽科技股份有限公司

主营业务：模架生产及销售

联系人：白玉明

电话：0769-88086600

传真：0769-88086601

E-mail：jm-sales@jingfangmould.com

Http：//www.jingfangmould.com

地址：广东省东莞市横沥镇六甲工业区六兴路6号

东莞市正一金属制品有限公司

主营业务：德国BGH钢厂中国代理商，抚顺模具钢代

理商

联系人：林国忠

电话：0769-87500819 13929232929

传真：0769-87500619

E-mail：lingguozhong@163.com

Http：//www.dgzyjs.com

地址：东莞市凤岗镇金凤凰楼厦新村工业区

广东裕鼎模具钢有限公司

主营业务：进口德国葛利兹模具钢材的批发、零售和

配送服务业务

联系人：马凤龙

电话：0769-22893951

传真：0769-22893631

E-mail：mouldsteel@yudingms.com.cn

Http：//www.yudingms.com.cn

地址：东莞市松山湖工业园工业北二路3号

·94·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

东莞市钢宝金属材料有限公司

主营业务：中国钢研塑胶模具钢，塑胶不锈钢，热作模

具钢，一系列的配套服务真空热处理、超深冷处理、精

板加工、镜面加工等

联系人：肖荣盛

电话：0769-85395876 / 13532892982

传真：0769-85395976

E-mail：gangbao@bolot.cn

地址：东莞市长安镇锦厦铜锣围工业区睦邻路3号

东莞市誉辉模具钢材有限公司

主营业务：塑胶模具钢、热作模具钢、预硬冲子料、冷

作模具钢、高速钢、合金结构钢

电话：0769-23118585、22656413 13922974367

传真：0769-22655423

E-mail：yufaisteel@126.com

Http：//www.gdyhsteel.com

地址：东莞市寮步镇井巷村建新路218号

东莞市柏顺金属实业有限公司

主营业务：代理东北特钢集团长钢、国内特殊模具钢，

专业批发零售冷作、热作、塑胶模具钢，自备精光板加

工大型磨床、龙六铣、侧边铣、精铣

联系人：柏新波

电话：0769-81316588 89887838 13620013868

传真：0769-85908435

E-mail：baishunjs0769@163.com

Http：//www.bsjs.dg.com

地址：东莞市万江简沙洲商业北路（居委会旁）

东莞市钢纳金属材料有限公司

主营业务：加工销售：模具钢材、模胚材料；产销：模

具、金属制品

联系人：王小姐

电话：0769-82198818 13829269691

传真：0769-82198868

E-mail：dgcisri@163.com

Http：//www.dgcisri.com

地址：东莞沙头社区一坝路大井北街13号

东莞市乐港特殊钢材有限公司

主营业务：日本模具钢、日标模具钢、奥地模具钢、瑞

典模具钢、美国模具钢、德国模具钢、国产模具钢、新

型材料

电话：0769-85358200 13712132567

传真：0769-85359876

E-mail：2366824324@qq.com

Http：//www.lgmjgc.com

地址：东莞市长安镇乌沙工业区

东莞市新日铁金属材料有限公司

主营业务：进口模具钢材、硬质合金(亿隆钨钢)、钨钢

刀具等

联系人：李先生

电话：0769-81760118 18002769001

传真：0769-85079916

E-mail：81760222@163.com

Http：//www.dgxinritie.com

地址：东莞市长安镇新安工厂

香港吉祥模具钢材（东莞）有限公司

主营业务：冷作工具钢、高速工具钢、热作压铸工具钢

和塑胶模具钢

联系人：王先生

电话：0769-85646216 13794966216

传真：0769-85646226

E-mail：dgjixiang@163.com

Http：//www.dg-jixiang.com

地址：广东省东莞市长安镇乌沙李屋第六工业区

东莞市万达特钢有限公司

主营业务：高速工具钢、合金工具钢、合金结构钢、轴

承钢、不锈钢、弹簧钢、碳素结构钢和碳素工具钢等特

殊钢材生产加工

手机：孙洪霞 18922501476

电话：0769-85357681 85357658

传真：0769-85357671

E-mail：wandategang@163.com

Http：//www.dgwdtg.com

地址：东莞市长安镇厦边社区振安西路112号

·95·

· 模具材料类 ·

2022中国工模具材料及配件大全

东莞市凤达特钢有限公司

主营业务：高速钢粉末钢、光圆棒、银亮材圆钢、SUS

不锈钢系列、国产圆钢、无缝管、钛合金、镁合金、铜合

金、铝合金

联系人：王先生 13415981688

电话：0769-85686566 85358566

传真：0769-81669797

Http：//www.gdfdtg.com

地址：东莞市长安镇沙头社区猫山北路96号C栋

东莞捷鼎材料科技有限公司

联系人：王应森 13559728985

电话：0769-38677095

邮箱：3075293351@qq.com

地址：东莞市长安镇振安东路96号

东莞市竹菱铜业有限公司

主营业务：优质纯铜、铍铜、铬铜、铬锆铜、钨铜、银钨、

电极铜管及毛细管定制

联系人：陈庆水/刘小姐

全国统一服务热线：400-888-3889

0769-85644832 85382287

0769-85644829 13809610507

传真：0769-85339107

E-mail：dg@takibishi.cn

Http：//www.takibishi.com

地址：东莞市长安镇上沙第二工业区创立路18号

东莞市伯乐五金模具有限公司

主营业务：主营一胜百和中国钢研优质模具钢。公司

锯床、铣床、磨床等加工设备一应俱全，另配备真空热

处理和超深冷设备，能够完成从毛料到精炼再到热处

理的所有流程

联系人：肖志平

电话：0769-89236611（20线） 15014811599

传真：0769-89236600

E-mail：sales@bolot.cn

Http：//www.bolot.cn

地址：东莞市长安镇锦厦铜锣围工业区3号

东莞市腾隆模具钢材有限公司

主营业务：非标、标准模胚；模具钢材

联系人：陈勇 13008884893

电话：0769-87774158

传真：0769-87774066

E-mail：tenglongmoju8@163.com

地址：东莞市凤岗镇东升工业二路六号

东莞宝钢特殊钢加工配送有限公司

主营业务：宝钢特钢（原上钢五厂）塑料模具钢、热作

模具钢、冷作模具钢、工具钢、特种材料的国际贸易

联系人：林总

电话：0769-88516020

传真：0769-88556033

E-mail：Baob40@163.com

地址：东莞市望牛墩镇银河工业园

东莞市鸿源模胚钢材有限公司

主营业务：模胚、钢材、模具、五金、塑胶模具

联系人：李桂林

电话：0769-83233468 13480018982

传真：0769-83239048

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东莞市铝信金属材料有限公司

主营业务：产销、加工、销售：金属材料及金属制品、五

金制品、塑胶制品、电子产品

联系人：吴小锋

电话：18825529578

E-mail：steven1981816@126.com

地址：东莞市长安镇厦岗社区泮塘街9号铝信金属

东莞市锦和特殊钢有限公司

主营业务：模具钢材

联系人：甘文利

电话：0769-89323380/89323383

传真：0769-89323385

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地址：东莞市大岭山镇大岭山大道376号2号楼202室

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