隨著汽車行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，汽車輕量化和安全是汽車制造業(yè)未來發(fā)展的必要方向。鑒于汽車輕量化和安全性能的要求，對高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)鋼板的需求日益明顯。自21世紀(jì)以來，越來越多的熱沖壓部件被用于汽車。2018年，全球熱沖壓部件年產(chǎn)量超過5億部，預(yù)計(jì)每年2000部.8%的速度增長。但目前國內(nèi)熱沖壓生產(chǎn)線使用的模具材料主要依靠進(jìn)口，性能差異較大。中國在十三五規(guī)劃中明確提出，在熱沖壓模具鋼方面，應(yīng)開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高導(dǎo)熱性、高耐磨性和高韌性汽車鋼板熱沖壓模具鋼。

在鋼板熱沖壓成型過程中，模具需要長時(shí)間接觸加熱空白。當(dāng)奧氏體高強(qiáng)度鋼板進(jìn)入模具腔時(shí)，模具腔表面急劇升溫，表面產(chǎn)生壓力應(yīng)力和壓力應(yīng)變，使模具需要良好的熱強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；在壓力保護(hù)過程中，零件通過冷卻水道淬火，為了使模具能夠快速帶走鋼板的熱量，保證模具在工作過程中的精度，模具材料必須具有較大的導(dǎo)熱性和較小的膨脹系數(shù)；當(dāng)金屬部件取出時(shí)，型腔表面受到拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的影響，容易產(chǎn)生熱疲勞，熱沖壓模具鋼在使用過程中也承受較大的沖擊載荷，模具需要較高的沖擊韌性。要較高的沖擊韌性。模具還需要較高的耐磨性，以防止在使用過程中拉毛。因此，復(fù)雜的工況要求熱沖壓模具材料具有較高的導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性、沖擊韌性、耐磨性和耐冷熱疲勞性。

熱沖壓模具鋼應(yīng)承受冷熱交變、沖擊、振動、摩擦等負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)反映，熱沖壓模具鋼故障形式的具體情況大致可分為熱磨損、變形開裂和熱機(jī)械疲勞損傷。其故障主要可分為內(nèi)部和外部兩個原因。外部原因是指熱沖壓模具鋼的安裝調(diào)整、維護(hù)和使用環(huán)境影響，但通過良好的使用和維護(hù)習(xí)慣，可以保證模具的正常使用。內(nèi)部因素可以從模具材料、模具設(shè)計(jì)和制造工藝三個方面進(jìn)行分析。

各國熱沖壓生產(chǎn)線上的模具，材料最多是H13鋼。H13硬度和熱強(qiáng)度高，韌性好，熱疲勞性能好，耐腐蝕，中溫耐磨性好，熱處理變形小，淬透性好。

DIEVAR模具鋼是對的H13鋼進(jìn)行優(yōu)化后得到的鋼種。由于低Si高M(jìn)o合金化設(shè)計(jì)，DIEVAR回火過程中會出現(xiàn)更多Mo碳化物的沉淀溫度為1200℃使其熱穩(wěn)定性優(yōu)于左右H13鋼。

QRO80M它是瑞典在20世紀(jì)80年代初開發(fā)的一種熱沖壓模具鋼。通過優(yōu)化合金元素的比例，鋼具有較高的高溫性能和冷熱疲勞性能。

UHB QRO 90 Superme鋼是QRO80M改進(jìn)型鋼號的熱硬性明顯優(yōu)于H13鋼略高于3Cr2W8V，韌性好，抗熱疲勞。

除了傳統(tǒng)H13鋼和在H熱沖壓模具鋼的研究方向主要有兩個特點(diǎn)，以西班牙為主ROVALMA公司的HTCS以德國為代表的高熱導(dǎo)率熱沖壓模具鋼和KIND&CO公司開發(fā)的Cr7V以高耐磨性熱沖壓模具鋼為代表。

HTCS-130的主要特點(diǎn)是超高導(dǎo)熱率，最高導(dǎo)熱率可達(dá)60W/(m?K)，如圖所示。在室溫下，熱導(dǎo)率幾乎為1.2343鋼的兩倍。極高的熱導(dǎo)率使模具冷卻速度極快，模具與部件接觸溫度較低，有利于粘附現(xiàn)象較少。

Cr7V的C其含量高于其它熱沖壓模具鋼，因此淬火后可獲得高硬度的馬氏體組織。Cr7V它可以通過熱處理獲得高硬度和良好的耐磨性，但韌性較差，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會發(fā)生坍塌和斷裂。

2009年左右，上海大學(xué)模具鋼研究小組開發(fā)了高性能熱模具鋼專利產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品已推向市場，得到了行業(yè)的認(rèn)可。2011年，研究小組開發(fā)了SDCM熱沖壓模具鋼，SDCM鋼是一種新型鉻鉬釩高性能合金熱沖壓模具鋼。它是一種具有高韌性、高熱穩(wěn)定性、高熱疲勞性和高熱導(dǎo)率的通用熱沖壓模具鋼。適用于高強(qiáng)度鋼板/管道的熱沖壓模具。其性能指標(biāo)已趕上國外優(yōu)質(zhì)熱沖壓模具材料，并已在中國獲得一些知名企業(yè)的認(rèn)可。2012年，上海大學(xué)工模鋼團(tuán)隊(duì)開發(fā)SDK熱導(dǎo)率熱沖壓模具鋼主要通過Ni-Al-Cu時(shí)效沉淀強(qiáng)化。2014年，上海大學(xué)工模鋼團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型的高熱導(dǎo)率熱沖壓模鋼HDLM，這種鋼的熱導(dǎo)率極好，400℃還在41 W/(m?K)，而且因?yàn)檫M(jìn)步C并添加一定的內(nèi)容V元素，使得HDLM與進(jìn)口材料相比，它具有更高的耐磨性和熱穩(wěn)定性。隨后，該團(tuán)隊(duì)再次開發(fā)HDCM模具鋼，該鋼種具有良好的抗回火軟化性能。

結(jié)論與建議

由于國外熱沖壓技術(shù)封鎖了中國的技術(shù)，因此，我國熱沖壓模具鋼遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于壓鑄模具鋼和熱鍛模具鋼。開發(fā)高耐磨性、高導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性好的熱沖壓模具鋼已成為當(dāng)務(wù)之急。未來熱沖壓模具鋼的研究思路和發(fā)展可從以下兩個方面考慮：

（1）熱沖壓模具鋼導(dǎo)熱性高。主要通過減少Si、Cr、Mn提高熱導(dǎo)率等主要合金元素，但降低這些合金元素會導(dǎo)致模具鋼材料的耐磨性大大降低，導(dǎo)致模具過早失效。目前，提高熱導(dǎo)率的模具鋼主要是通過添加W元素、提高V含量等合金手段提高了模具鋼材料的耐磨性，但模具的使用仍然不好。

（2）高耐磨熱沖壓模具鋼。基于國內(nèi)外熱鍛模具鋼的研究現(xiàn)狀，通過提高模具的耐磨性，提高模具的耐磨性Cr元素和V元素的手段Cr合金設(shè)計(jì)也帶來了韌性差、模具易開裂、失效等諸多問題；導(dǎo)熱性低，生產(chǎn)效率低。

參考資料：白植雄，王春濤，賈永闖、左鵬鵬、吳曉春.熱沖壓模具鋼的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].模具制造，2017，17(09):93-97.