世界模具鋼品種的質(zhì)量發(fā)展方向將圍繞著(zhù)高耐蝕性模具鋼、高成形性模具鋼、高強度和高硬度模具鋼、耐熱和抗氧化模具鋼、高氮模具鋼等模具鋼品種展開(kāi)。
世界模具鋼品種質(zhì)量發(fā)展將圍繞著(zhù)以下幾個(gè)模具鋼品種展開(kāi)：
高耐蝕性模具鋼
最新的高耐蝕性模具鋼可分為兩類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為超級模具鋼，以新日鐵的YUS270(20Cr-18Ni-6Mo-N)為代表，其耐蝕性與鈦相當。YUS270的鉻含量和鉬含量較高，可有效地利用氮來(lái)改善耐蝕性，YUS270的熱膨脹系數介于奧氏體模具鋼和鐵素體模具鋼之間。它可以應用于海水凈化裝置、化工廠(chǎng)、沿海氯化鈉腐蝕嚴重的建筑等。鐵素體模具鋼SUS447J1(30Cr-2Mo)也是一種超級模具鋼。
另一類(lèi)是高潔凈度的鐵素體模具鋼。通過(guò)增加鉻和鉬的含量，降低碳和氮含量，可改善耐蝕性和成形性。典型的高潔凈度鐵素體模具鋼有新日鐵的 YUS220M(22Cr-1.5Mo-Ti-Nb)、YUS190和YUS190L(19Cr-2Mo)，其它模具鋼的鉻和鉬含量略有變化。YUS260(20Cr-15Ni-3Mo-Cu-N)、YUS110M(18Cr-12Ni-2Si-Mo-Cu)和YUS27A-M(17Cr- 7Ni-2Cu-2Si)是最新開(kāi)發(fā)的高耐蝕性模具鋼。
復合添加鈦和鈮可以阻止作為腐蝕源的非金屬夾雜物析出，促使鈦形成氧化物鈍化膜，從而改善耐蝕性。新日鐵已經(jīng)在YUS190和YUS220M中采用此技術(shù)。
據報道，復合添加Ti、Nb和A1可以提高耐蝕性。而且發(fā)現傳統上認為有害的元素S可以提高低鉻模具鋼的抗晶間腐蝕能力，其作用與氮改善奧氏體模具鋼的耐蝕性的作用相同。未來(lái)改善耐蝕性的研究將主要集中在夾雜物的控制和表面防護涂鍍層上。
高成形性模具鋼
鐵素體模具鋼的塑性較差。而奧氏體模具鋼的強度雖高，但是具有高的熱膨脹系數，不利于包括焊接在內的成形加工。
降低碳含量和氮含量可以明顯改善成形性，在一定條件下可以改善深沖性能。例如，SUS430的r=1.0，而低碳的SUS430D的r=1.6，同時(shí)可以將延伸率穩定在30%以上。連軋YUS436S的r值明顯改善，特別是經(jīng)大直徑輥的軋制后，與SUS304不同，在適當的沖壓條件下，上述這些新型鐵素體模具鋼可以超深沖加工。超高潔凈度Fe-Cr合金具有較好的成形性，在鉻含量達18%的模具鋼中可以得到大于36%的延伸率。
伴隨著(zhù)模具鋼盤(pán)圓產(chǎn)量的增長(cháng)，加工方法由切削變?yōu)殄懺?，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)良冷鍛性能的新型模具鋼SUSMX7。還開(kāi)發(fā)了添加S、Pb、Se的易切削模具鋼和臨界壓縮比改進(jìn)鋼。
近來(lái)正在研究可潤滑模具鋼薄鋼板。在表面涂上有機涂層的鋼板可以在沒(méi)有潤滑油或保護層的情況下成形，在改善工作環(huán)境和降低生產(chǎn)成本的要求下可望有許多用途。新日鐵與Tokai鋼廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)了名為“Guardooat”的有機涂層，應用于模具鋼。
高強度和高硬度模具鋼
為鐵路車(chē)廂開(kāi)發(fā)的SUS301L改型模具鋼可以作為高強度和高硬度的結構材料，如汽車(chē)的墊片和壓力板。對于公共工程和建筑構件，開(kāi)發(fā)了具有良好耐蝕性的馬氏體模具鋼YUS550(13Cr-2Ni-2Mo)，它可應用于水泥沖孔而無(wú)需鉆孔。在SUS316基礎上添加氮的 SUS316FR(16Cr-12Ni-2Mo-0.09N)可用于快速增殖反應堆，并有望應用于需要高溫強度和蠕變強度的場(chǎng)合。添加鈮的鐵素體模具鋼 YUS180H(19Cr-0.8Nb)和YUS340-MS(14Cr-0.5Mo-0.3Nb-Ti)具有高的高溫強度，可用于汽車(chē)排氣系統。
耐熱和抗氧化模具鋼
高鉻模具鋼具有耐熱和抗氧化性。添加Al和Si可以進(jìn)一步改善高鉻模具鋼的耐熱性和抗氧化性。YUS710(25Cr-13Ni-2Si-Mo- N)和YUS731(19Cr-13Ni-3Si-0.7Cu)是耐熱和抗氧化的奧氏體模具鋼，缺點(diǎn)是高溫下出現膨脹。對此，新日鐵開(kāi)發(fā)了低膨脹的 HOM125(15Cr-4Al)和YUS415S(12Cr-2Si-Al)鐵素體模具鋼。添加了Cr、Al和稀土元素的YUS205- M1(20Cr-5Al-REM)模具鋼用于汽車(chē)排氣凈化裝置，在溫度高達950攝氏度下具有耐熱性和抗氧化性。
涂有耐熱樹(shù)脂的模具鋼已經(jīng)商業(yè)化并用于耐熱溫度約為260攝氏度的灶具等。微波爐的內襯要求采用耐熱溫度為550至600攝氏度的耐熱預涂層材料。針對此類(lèi)用途，未來(lái)需要開(kāi)發(fā)既耐熱又有良好成形性的模具鋼。
高氮模具鋼
添加氮可以提高模具鋼的強度和韌性，改善耐蝕性。從1988年到1998年的10年間已經(jīng)召開(kāi)了五次相關(guān)議題的國際會(huì )議。采用AOD冶煉的高錳奧氏體模具鋼中的氮含量最高達0.5%，如Carpenter的18-18plus；采用加壓ESR法可以將氮含量提高到1%左右，如JSW的 18-18N。在Ni-Cr模具鋼中氮的溶解度相對小一些，采用加壓ESR法冶煉的奧氏體模具鋼的氮含量在0.5%左右，如RS561。氮在馬氏體模具鋼中的溶解度最小。目前，不僅需要研究模具鋼中氮的溶解度對性能的影響，更需要研究向模具鋼中添加氮的既經(jīng)濟又有效的方法。
