60年代以來，在國家有關部委的支持下，中國科技工作者根據國情開發了許多新型模具鋼，其中壹些受到模具生產廠家和用戶的歡迎。在此期間，還引進了壹些國外通用鋼種，其中壹些通過了生產試驗，取得了良好的效果。對壹些應用效果較好的冷作模具鋼和熱作模具鋼，有關部門也組織了性能對比試驗研究，提出了選用建議。為了滿足高耐磨、長壽命模具的需要，我國硬質合金在50年代後期迅速發展，同時開發了多種鋼結硬質合金，用作模具，取得了良好的效果。
本文分為六個部分:冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、硬質合金和鋼結硬質合金、模具熱處理、展望和建議。
冷作模具鋼
目前國內常用的冷作模具鋼仍是低合金工具鋼CrWMn、高碳高鉻工具鋼Cr12MoV、Cr12這些老鋼種。CrWMn鋼具有適當的淬透性和耐磨性，熱處理變形小。但鍛造後必須嚴格控制冷卻速度，采用適當的熱處理，使碳化物以均勻細小的顆粒分布在基體上，否則容易形成網狀碳化物，導致模具在使用中崩邊開裂。高碳高鉻工具鋼耐磨性高，但碳化物偏析嚴重，導致變形方向性和強韌性下降。反復鐓粗可以在壹定程度上改善偏析程度。
1981年，中國引進了國際通用的高碳高鉻工具鋼D2(Cr12Mo1V1)。與Cr12MoV鋼相比，D2鋼的碳化物偏析略有改善，強度和韌性略有提高，D2鋼的模具使用壽命也有壹定程度的提高。高速鋼(主要是W6Mo5Cr4V2和W18Cr4V)具有較高的耐磨性和強度，常用於制作模具，但其韌性不能滿足沖擊載荷大的復雜大型模具的需要。
為了提高這類鋼的強度和韌性，中國開發了壹些新的冷作模具鋼，如:
1低合金冷作模具鋼
這種鋼的主要特點是工藝性好，淬火溫度低，熱處理變形小，強韌性好，耐磨性適當。如GD(6CrMnNiMoVSi)、7CrSiMnMoV(簡稱ch)、DS鋼等。GD鋼用於制作易崩邊、易斷裂的冷模具，使用壽命較長。CH鋼的成分與日本SX105V鋼相同。它是壹種火焰硬化鋼，通常用於制造汽車和其他生產線的模具部件。火焰淬火時，模具刃口切割面受熱，硬化層下有高韌性基體作為襯墊，模具使用壽命長。DS鋼是壹種沖擊冷作模具鋼，其沖擊韌性明顯優於高韌性葉片常用工具鋼6CrW2Si。
2基體鋼
基體鋼壹般指高速鋼淬火組織中與基體化學成分相同的鋼。70年代初，美國和日本研究了與M2和M36高速鋼基體相當的基體鋼，牌號為VascoMA、VascoMatrixI和MOD2，但沒有得到廣泛應用。國內已經開發了壹些基體鋼，如65Cr4W3Mo2VNb(簡稱65Nb)、65W8Cr4VTi(簡稱lm 1)、65 Cr 5 mo 2 wsvi ti(簡稱LM2)等。這些基體鋼的主要特點是碳含量略高於基體，以增加壹次碳化物含量，提高耐磨性，並加入少量強碳化物形成元素鈮或鈦，形成相對穩定的碳化物，以防止淬火和加熱時晶粒長大，改善鋼的工藝性能。這種基體鋼已廣泛用於制造冷擠壓、厚板冷沖壓、冷鐓等模具。，特別適用於難變形材料的大型復雜模具，也可用作黑色金屬的溫擠壓模具。
高韌性耐磨冷作模具鋼
為了改善Cr12冷作模具鋼的碳化物偏析，提高韌性，進壹步提高耐磨性，我國做了大量的研究工作，開發了許多新鋼種，如ld、ER5、GM鋼等。在這些鋼中，適當降低鉻含量以改善碳化物偏析，並增加鎢、鉬和釩的含量以增加二次硬化能力和改善耐磨性。與Cr12冷作模具鋼相比，該鋼碳化物偏析得到改善，韌性提高。這種鋼比Cr12冷作模具鋼耐磨性更好，所以制成的模具壽命更長，更適用於高速沖床和多工位沖床。
熱作模具鋼
國內常用的熱作模具鋼有5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V鋼。
5CrNiMo鋼主要用作大中型鍛模。但其淬透性和回火穩定性不夠高，性能不能滿足大截面鍛模的要求。3Cr2W8V鋼廣泛用作黑色金屬和有色金屬的熱擠壓模具以及銅和鋁合金的壓鑄模具。這種鋼熱穩定性高，使用溫度達到650℃，但鎢基熱作模具鋼導熱系數低，冷熱疲勞性差。
80年代初，我國引進國外普通鉻基熱作模具鋼H13(4Cr5MoSiV1)，具有良好的冷熱疲勞性能。在使用溫度不超過600℃時，代替3Cr2W8V鋼，模具壽命大大提高，因此H13鋼迅速推廣應用。
為了滿足新型壓力加工技術和設備對模具鋼在強度、韌性和熱穩定性方面的更高要求，我國開發了許多新型熱作模具鋼，主要包括:
1熱鍛模具鋼
20世紀80年代，針對5CrNiMo鋼淬透性不能滿足大斷面錘鍛模使用要求，使用溫度不超過500℃的問題，國內外對用鋼進行了大量的分析、比較和研究。研究結果表明，國外5CrNiMoV鋼的Cr、Ni、Mo含量高於國產5CrNiMo鋼，並含有少量V，因此其淬透性和回火穩定性高於國產5CrNiMoV鋼。建議用5crnimov鋼制造大型復雜重載錘鍛模。
我國也開發了大截面熱鍛模具鋼5Cr2NiMoVSi和45Cr2NiMoVSi，並得到了廣泛應用。與5CrNiMo鋼相比，這些鋼的碳含量略低，Cr和Mo含量增加，並加入適量的V和Si，因此具有較高的淬透性和熱穩定性。與5Cr2NiMoVSi鋼相比，45Cr2NiMoVSi鋼中碳、矽含量略低，更適合錘鍛模具。這種鋼用於制造4000噸以上的機械壓力機的鍛模和3t以上的鍛錘，其使用壽命比5CrNiMoV和5crnimov高0.5~1.5倍。3Cr2MoWVNi鋼也是我國研制的熱鍛模具鋼，使用壽命長。
2熱擠壓模具鋼
H13是國內外廣泛使用的熱作模具鋼，其使用溫度不超過600？c、具有良好的冷熱疲勞性能，用作熱擠壓模具和鋁合金壓鑄模具使用壽命長。而H13鋼的尺寸效應較大。為了改善其尺寸效應，減少Cr和Mo的成分偏析，國外采用爐外精煉、高溫擴散退火和各向同性鍛造，國內多采用電渣重熔等工藝。
我國開發了許多具有良好強度、韌性和高熱穩定性的熱作模具鋼。有些鋼是在國外鉬基3Cr3Mo3V鋼和鉻基H13鋼的基礎上發展起來的，在合金化方面有壹定的特點，如HMI(3Cr3Mo3W2V)、TM(4Cr3Mo2WMnVNb)、Y4(4Cr3Mo2MnVB)、y 10(4c r5 mo 2 SIF 1)。這些鋼在強度和韌性良好的條件下具有較高的熱穩定性，用於制造熱擠壓模具、精密鍛造模具、有色金屬壓鑄模具等。，使用效果好。
我國有關部門組織了壹些研究單位和用戶，選擇了國內外已應用和新開發的27種熱作模具鋼，對其基本力學性能、工藝性能和使用性能進行了測試和比較，提出了各類熱作模具的選材標準。
塑料模具鋼
塑料成型模具的產值已占模具工業總產值的第壹位。中國過去沒有塑料模具專用鋼。近年來，我國在引進國外塑料模具用鋼的同時，開發了壹些新的塑料模具專用鋼。
1預硬化塑料模具鋼
這種鋼在鋼鐵廠完全鍛造，制成模塊。經預熱處理至所需硬度(壹般預硬化至30~35RHC)後，可供用戶制作模具使用。P20(即3Cr2Mo)是國外應用最廣泛的預硬塑料模具鋼，已被列入我國合金工具鋼標準，從80年代開始在我國部分工廠廣泛使用。718是瑞典生產的改性P20鋼，淬透性比P20高。淬火回火後，在大截面尺寸上能保持硬度均勻，在國內也有廣泛應用。
2易切削預硬化鋼
為了改善預硬化塑料模具鋼的可加工性，可以添加易切削元素。美國、日本和德國已經開發出壹些易切削預硬化鋼。國外易切削預硬鋼主要是S系列，也有S-Se系列和Ca系列。但是Se比較貴。S系易切削鋼的各向異性較大，截面越大硫化物的偏析越嚴重。
國內開發了壹些含硫易切削預硬塑料模具鋼，如8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)、S-Ca復合易切削塑料模具鋼5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)。5NiSCa鋼采用了S-Ca復合易切削系統和噴射冶金技術，改善了硫化物的形態和分布，提高了鋼的各向異性，在大截面上硫化物的分布仍較為均勻。5NiSCa鋼淬透性高，鏡面拋光。當模具硬度為35 ~ 45小時RC時，可以順利加工。
3非調質塑料模具鋼
這種鋼不經調度處理，鍛軋後即可達到預硬度，有利於節約能源，降低成本，縮短生產周期。我國研制的這類鋼有:中碳錳硼空冷貝氏體鋼，可用於制造塑料模具和橡膠模具；非調質塑料模具鋼2Mn2CrVTiSCaRe(FT)，其中添加S、Ca、Re作為易切削元素，切削性能優於S-Ca復合易切削鋼；低碳MnMoVB是非調質貝氏體大斷面塑料模具鋼(B30)，其中添加了S和Ca作為易切削元素。工業試生產表明，熱軋空冷後400mm厚板坯的硬度沿斷面均勻分布。
4時效硬化鋼
中國開發了幾種低鎳時效硬化鋼。這些鋼在淬火和回火後進行加工，然後通過沈澱金屬間化合物來提高硬度，熱處理後變形很小。時效硬化鋼適用於制作高精度塑料模具和透明塑料模具。
這種鋼包括25CrNi3MoAl、10Ni3Mn2AlCu(PMS)和06Ni6CrMoVTiAl。這些鋼經過調質處理後，硬度為20~30HRC，可以進行機加工，然後進行時效處理，硬度可達38~42HRC。
5耐腐蝕塑料模具鋼
當塑料制品由具有化學腐蝕性的塑料制成時，模具應具有耐腐蝕性。模具壹般采用耐腐蝕鋼，此時也要求具有良好的耐磨性。常用的鋼種有4Cr13(420)、9Cr18和17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是我國研制的耐腐蝕塑料模具鋼，具有良好的綜合力學性能和耐腐蝕性能。
硬質合金和鋼結硬質合金
硬質合金是壹種由粉末冶金制成的復合材料。硬質合金硬度高、耐磨性好、彈性模量高、工作溫度高。用來制作壹些模具，模具的使用壽命可以提高幾倍甚至幾十倍。但硬質合金比較脆，抗彎強度和韌性較差，不能加工。硬質合金作為壹種模具材料，主要用於沖擊力很小的拉絲模、冷擠壓和冷沖壓模具。目前，我國已經能夠生產各種品牌的硬質合金，基本能夠滿足國內市場的需求。
為了滿足制造鉆集成電路板用微鉆、電腦用點陣打印針、精密模具等的需要。，近年來，許多國家開發了壹些微晶(WC晶粒小於1微米)和超細晶硬質合金(WC晶粒小於0.6微米)。在傳統硬質合金中，WC晶粒尺寸為1.3 ~ 1.5微米。超細晶硬質合金彌補了常規硬質合金的許多缺點，擴大了其應用範圍，在制造耐磨、抗沖擊模具方面取得了良好的效果。我國壹些研究所和硬質合金廠開發了各種品牌的微晶硬質合金和超細晶硬質合金。目前，高性能超細晶硬質合金的開發仍是硬質合金研究的熱點。
鋼結硬質合金是以碳化物為硬質相，鋼為粘結相的復合材料。鋼結硬質合金具有良好的耐磨性，其強度和韌性壹般高於硬質合金，並具有熱處理、切削加工、延展性和焊接性等壹些工藝性能。模具是鋼結硬質合金的主要應用領域。我國從20世紀60年代開始研制這種材料，開發了各種牌號的鋼結硬質合金，用作模具的鋼結硬質合金。硬質相主要是TiC和WC，鋼基體主要是低合金Cr-Mo鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GJW50和GJW。鋼結硬質合金已用於制造冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁模、拉絲模、熱鐓模等。
粉末冶金技術的發展和熱等靜壓的應用導致了無偏析粉末高速鋼在20世紀70年代的生產和使用。其主要特點是強韌性、磨削性、各向同性和熱處理工藝性優於普通高速鋼，使用壽命相對較長。未來，該技術將用於生產常規技術無法生產的高碳、高釩、高耐磨冷模具鋼。這種鋼具有良好的切削性能、磨削性能和韌性，制成的模具使用壽命與某些硬質合金相近。國外已生產出許多品牌的高耐磨粉末冶金冷模具鋼，但國內的研究很少。