国外冷作模具钢的生产相对于国内更大型集中化,其生产效率更高,产品样式更多,质量更好。目前国外冷作模具钢大致分为三类:低合金冷作模具钢、中合金冷作模具钢和高碳高铬型冷作模具钢。但随着需求条件的增加,许多国家研制出了使用性能更佳的新型冷作模具钢。
⑴低合金微变形冷作模具钢,代表产品如日本的 G04、ACD37、DC53 冷作模具钢和美国的 A4、A6 冷作模具钢。此类钢的优点在于热处理阶段变形量小,同时有良好的硬度和耐磨性,适用于生产形状复杂并对尺寸要求精度高的模具。此类钢的合金含量大多不超过 5%,其强化原理主要是通过对 Mn 和 Cr 含量的调整,使一定量残余奥氏体在淬火和回火后仍能保留,减少马氏体转变带来的体积变化,提高钢的淬透性和降低淬火应力。同时加入 Mo 和 V 可以起到细化晶粒作用,加入Si 和 Ni 可以强化基体,使钢获得更佳的性能。
⑵火焰淬火冷作模具钢,代表产品如日本的 HMD5、HMD1、SX4、SX5 冷作模具钢。此类钢的优点在于可淬火温度区域广,具有良好的淬透性、耐磨性、强韧性,并且易于补焊,适用于对一些尺寸大,形状复杂,不易于整体淬火的模具,如:汽车冲裁模具。通过氧乙炔等加热仪器,对模具钢局部加热并空冷淬火,也可对模具表面再进行不高于 200℃的低温回火,回火后心部组织为回火索氏体或索氏体和铁素体,表面组织为回火马氏体,以便达到良好的使用性能。
⑶高韧性高耐磨冷作模具钢,代表产品如日本的 AUF11、SLD 冷作模具钢,瑞典的 XW42 冷作模具钢。此类钢的优点在于相对于传统的 Cr12 型模具钢,不仅具有高硬度,高耐磨性,同时具有很好的韧性。由于 Cr12 属于高碳高铬型冷作模具钢,组织中分布着分割基体的网状碳化物,使材料的韧性下降,所以此类新型模具钢主要是通过降低 C 和 Cr 的含量来降低碳化物的偏析,改善钢的韧性,并且通过适当增加 W、Mo 等合金元素含量来保持其高的耐磨性,使其综合性能明显高于Cr 型钢。
⑷基体钢,代表产品如日本的 MH85、MOD2、DRM1 冷作模具钢。此类钢的化学成分与高速钢淬火后的基体成分相当,组织中共晶碳化物少而细小均匀,所以这种钢既具有高硬度和高强度,又具有低合金钢良好的韧性和塑性。
⑸粉末冶金冷作模具钢,代表产品如日本的 HAP、DEX 冷作模具钢,美国的CPM3V 冷作模具钢,瑞典的 V10 冷作模具钢等。此类钢的优点在于相对于常规方法生产的高合金莱氏体型模具钢,其共晶碳化物更细小均匀,所以具有良好的耐磨性与韧性,同时具有优良的切削性能。其生产工艺为:在惰性气体保护下将熔融钢水雾化后迅速凝固得到钢粉,筛选得到细小均匀的合金碳化物,再进而烧结成坯料。虽然这类钢的性能优越,但价格也比较昂贵,所以仍需要对此类钢种进行进一步的研究优化。