一、現狀
模具作為提高生產率，減少材料和消耗，降低產品成本，提高產品質量和市場競爭力的重要手段，已越來越受到各工業部門的重視。隨著工業技術不斷向前發展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對模具的精度越來越高，使用壽命越來越長。為了滿足這些要求，國內外都在模具材料的研究和開發上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。
目前世界上模具工業的年產值約為680億美元。我國2004年模具產值為530億元，模具出口4.91億美元，同時還進口18.13億美元。我國已成為世界上凈出口模具*多的國家。大型多工位級進模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產，但總體技術水平不高，與國外先進國家相比，仍有很大差距，特別是模具壽命低的問題非常突出。如：國外硅鋼片沖模總使用壽命在500萬次以上，而國內一般為50萬-60晚次，*高150萬次。國內熱鍛模使用壽命50萬次，國內只有3-5萬次。國外熱鍛模使用壽命12000次以上，國內一般為3000-5000次。影響模具壽命的因素較多，但模具材料是重要因素。高壽命模具離不開優質模具材料。國內模具鋼品種少、質量差、性能低。雖然國內也研制出許多高性能模具鋼，但大多數是上世紀70-80年代研制的，因種種原因，真正使用的量較少，鋼種也不多。每年使用量不足1萬噸。故在生產上使用的仍然是老鋼種為主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，熱模用3CrW8V、6542等，另外，由于模具鋼的改鍛效果差、選材與熱處理不當等原因，也造成模具的壽命低。現從冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三個方面，扼要分析國內模具鋼的研究開發情況。
1.冷作模具鋼的開發概況
對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足夠的強度和韌性，高的疲勞壽命，良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。九十年代以前，國內常用的冷作模具鋼有：碳素工具鋼T1OA，合金工具鋼9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，軸承鋼GCrl5、彈簧鋼60Si2WMna，參碳鋼20Cr、12CrNi3A、不銹鋼3Cr13等。其中用量*大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。為滿足生產要求，國內先后研究開發了一系列新型冷作模具鋼。
1.1高強韌耐磨鋼
7Cr7Mo2V2Si（代號L）、Cr8MoV3Si（代號ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代號GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等國內研制的新鋼種與Cr12、Cr12MoV相比，碳和鉻的含量較低，改善了碳化物不均性，提高了韌性；適當增加了W、Mo、V等合金元素的含量，從而增強了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此類鋼在具有良好的強韌性的同時，還有優良的耐磨性和較好的綜合性能，主要用于制造承受應力較大、要求高強韌性和耐磨損的各類冷作模具。
7Cr7Wo2V2Si，代號LD，已被廣泛應用于制造冷鍛、冷擠、冷沖、冷壓、冷彎等承受沖擊、彎曲應力較大，又要求耐磨損的各類冷作模具。ER5適用于制造承受沖擊力較大，沖擊速度較高的精密冷沖，重載冷沖以及要求高耐磨的其他冷作模具。
9Cr6W3Mo2V2-代號GM，適用于制造沖裁、冷擠、冷鍛、冷剪、高強度螺栓滾絲輪等精密、高耐磨冷作模具。
1.2高速鋼基體鋼
國內研制的高速鋼基體鋼有：65Cr4W3Mo2VNb（簡稱65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代號CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAI（代號012AI）、65W8Cr4VTi（代號LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代號LM2）等。主要用于制造要求高強度和足夠韌性的冷擠壓、冷沖、冷鐓等模具。由于高速鋼基體鋼的紅硬性好，所以也用于制造熱作模具。65Nb用于制造冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等承受較大載荷的冷作模具，也可用于溫熱擠壓模具。
1.3低合金冷作模具鋼
國內開發的低合金冷作模具鋼中，有7CrSiMnMoV（代號CH）、60MnNiMoVSi（代號GD）、6CrMnNiMoVWSi（代號DS）、CrNiWMoV等。這些鋼的淬透性好，淬火溫度較低、熱處理變形小，價格低，具有較好的強度和韌性的配合，適用于制造精密復雜模具。
CH鋼具有良好的強韌性和良好的工藝性，可代替TIOA、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12、Cr12MoV等制造對強韌性要求較高的冷作模具，如：沖孔凹模、中薄鋼板（2-5mm厚）的修邊落料模等。由于該鋼可以采用火焰加熱空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽車模具。
GD鋼的淬火溫度范圍較寬，淬透性好，也可火焰加熱空冷淬火，具有良好的強韌性。當用于制造易崩及斷裂的冷沖模具時，模具壽命較高。
1.4無磁高強度模具鋼
電子工業中的部分磁性元件需用無磁性的模具生產。7Mn15Cr2A13V2WMo鋼的導磁系數很低，強度、耐磨性也良好，但切削加工比較困難。國內開發的無磁模具鋼有18Mn12Cr18NiN（代號A18）、8Mn15Cr18（代號WCG）、50Wn18Cr4WN（簡稱50Mn）等。其中50Mn具有低磁導率（H≤1.1H/m），較高強度和良好的加工性能，經1020-1070℃（水冷）固溶處理后，硬度HRC30左右。再經過590℃±10℃時效，硬度上升至HRC35左右。
2 熱作模具鋼的開發概況
熱作模具大體分為熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和沖裁模。5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V是熱作模具鋼中應用量仍然較大的鋼種。
2.1大載面熱鍛模具鋼
為彌補5CrMnMo和5CrNiMo在較大載面和較高溫度時熱穩定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，國內開發了45Cr2NiMoVSi（簡稱45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（簡稱5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3CrMoVNi（代號B2）等大載面熱鍛模具鋼。
2.2中小熱鍛模具鋼
中小熱鍛模具鋼的表面溫度可大600℃以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫性能顯然不能滿足要求。3Cr2W8V鋼的高溫強度較高，但韌性及熱疲勞性能較茶差。為此，國內較早開發了2Cr3Mo3VNb（代號HM3）、4Cr3Mo3W2V（代號HM1）、4Cr3Mo3W4VNb（代號GR）、3Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代號ER8）等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳鉻系高強度熱作模具鋼，其中3Cr3MO3VNb是根據形成合金碳化合物所需的碳量對2Cr3Mo3VNb做進一步成份調整而來的。這二種鋼用于制造不銹鋼（2Cr13）等熱鍛模、軸承凹模和輥鍛模，都取得了良好的使用效果。GR鋼適用于制造工作溫度600-700℃的淺型腔中小鍛模，也可用于銅合金熱擠壓模具。
除以上3%Cr-3%Mo型熱作模具鋼外，國內先后開發的5%Cr系中碳中合金熱作模具鋼已較大量用于熱鍛模具，如：4Cr5MoVSi等，其中4Cr5MoVISi具有優異的韌性和良好的冷熱疲勞性能，適用于制造工作溫度在600℃以下，對韌性和塑性要求較高的模具。如用4Cr5MoVISi代替5CrNiMo、制造汽車連桿、曲軸鍛模，模具的使用壽命得到了明顯提高：用于制造鋁合金壓鑄模具和鋁型材熱擠壓模具，模具的使用壽命較高。另外，該鋼還可作塑料模具鋼使用。目前，4Cr5MoVISi鋼的優良性能已在國內得到了廣泛認可，應用量已較大。
2.3壓鑄模具鋼
在有色金屬壓鑄中，3Cr2W8V曾是應用*廣泛的模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo、 3Cr2Mo等中碳低合金鋼也作為鋁鋅合金壓鑄模具鋼使用。3Cr2W8V的冷熱疲勞性能較差，模具的使用壽命不高。國內為此先后開發了幾個新型模具鋼，如：4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）和4Cr5MO2MnVSi（代號YIO）等。
4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4），*初就是針對銅合金壓鑄模具而研制的。該鋼也可用于制造熱擠壓和中小熱鍛模具。4Cr5Mo102MnVSi（代號YIO），是針對鋁合金壓鑄模具而研制的，該鋼還可用于制造工作溫度在600℃以下的中小熱鍛等模具。
除Y4和YIO鋼外，4Cr5MoVISi、4Cr5MoSiV也是理想的鋁、鋅合金壓鑄模具材料，應用量已很大。
2.4銅、鋁型材熱擠壓模具鋼
銅合金熱擠壓模的穿孔針、底模等長時與高溫銅坯接觸，模具的使用工況較苛刻。用 3Cr2W8V或4Cr5MoVISi鋼制作此類模具，模具的使用壽命一直較低。國內推出了可以提高此類模具使用壽命的鋼種，如4Cr3Mo2NiVNbB（代號HD）、4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）等。用HD鋼制造的銅合金管材擠壓底模和穿孔針的使用壽命較3Cr2W8V鋼提高一倍左右，并在軸承環熱擠沖頭和凹模、汽門擠壓底模上也有成功應用的例子。用Y4鋼制造銅合金擠壓模低和穿孔針頂頭，模具的使用壽命也比3Cr2W8v鋼制造的模具穩定地提高一倍以上。鋁型材熱擠壓模平模和組合模對韌性的要求較高，4Cr5MoVISi是*的模具材料，已被大量推廣應用。
2.5高溫玻璃模具鋼
玻璃制品模具要求模具材料具有優良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能，良好的耐芒硝腐蝕性能。足夠高的強度，良好的拋光性能，并要易于脫模。國內開發了代號為GY的高溫玻璃模具鋼。該鋼是Si-GrMo系預硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優異的抗氧化性能，優良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度。該鋼的預硬后（HRC35左右）加工，加工性能良好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質量要求高的玻璃制品模具。
3.塑料模具鋼的開發概況
塑料模具鋼是國內發展得較滯后，到目前為止仍未成完整系列的鋼種。國內常用的塑料模具鋼仍然是含0.4-0.6%碳的碳素結構鋼，如45和40Cr，另外再以TIOA、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作補充。二十世紀九十年代以后，國內先后開發了十余種新型塑料模具鋼。
3.1預硬化型塑料模具鋼
3Cr2Mo是國內較早開發的塑料模具鋼，與AISIP20相當，目前已在許多鋼廠生產。在使用時，一般是先進行預硬處理，然后再進行切削加工。該鋼適用于制造大、中型精密塑料模具，如：電視機、洗衣機殼體等塑料模具，并已獲得較大量應用。另外，也可用于制造鋅合金壓鑄模具。
除3Cr2Mo鋼外，國內先后開發的5CrNiMnMoVSCa（簡稱5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS （簡稱8Cr2）40CrMnVBSCa（簡稱P20BSCa
