在生產成本中,材料成本一般占10%~20%,80%以上的機械加工、熱處理、本占80%以上,因此模具的工藝功能是影響模具生產成本和制造難度的主要因素之一。
A 可加工性
——熱加工功能是指熱塑性、加工溫度規模等;
——冷加工功能是指切削、磨削、拋光、冷拔等加工功能。
冷模具鋼多為過分析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工功能不是很好,需要嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數,防止缺陷和廢物。另一方面,通過提高鋼的純度,降低有害雜質的含量,改善鋼的布置,提高鋼的熱加工和冷加工功能,從而降低模具的生產成本。
為了提高模具鋼的冷加工功能,研究從20世紀30年代開始向模具鋼添加S、Pb、Ca、Te為了進一步提高其切削功能和磨削功能,降低刀具磨料的消耗和成本,開展了各種易切削加工元素或導致模具鋼中碳化的石墨化元素。
淬透性和淬硬性
淬火主要取決于鋼的化學成分和淬火前的原始布置;淬火主要取決于鋼的碳含量。對于大多數冷模具鋼來說,淬火往往是首要考慮因素之一。對于熱模具鋼和塑料模具鋼,一般模具規模較大,特別是制造大型模具,其淬火性更為重要。此外,對于各種形狀復雜、易發生熱處理變形的模具,為了減少淬火變形,往往盡量選擇空冷、油冷或鹽浴冷卻等冷卻能力較弱的淬火介質。為了獲得所需的硬度和淬火層深度,需要選擇淬火性好的模具鋼。
C 淬火溫度和熱處理變形
為方便生產,模具鋼淬火溫度規模應盡可能放寬,特別是當模具選擇火焰加熱部分淬火時,由于難以準確測量和控制溫度,模具鋼淬火溫度規模應較寬。
模具在熱處理中,特別是在淬火過程中,體積變化、形狀翹曲、變形等,為保證模具質量,模具鋼熱處理變形小,特別是復雜精密模具,淬火后難以修復,熱處理變形程度要求較高,應選擇微變形模具鋼。
D 氧化,脫碳敏感
模具在加熱過程中,假如發生氧化、脫碳現象,就會使其硬度、耐磨性、使用功能和使用壽命下降;因而,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對于含鉬量高的模具鋼,由于氧化脫碳敏感性強,需要選擇真空熱處理、可控大氣熱處理、鹽浴熱處理等特殊熱處理。
其他要素
在選擇模具鋼時,除了使用功能和工藝功能外,還需要考慮模具鋼的通用性和鋼材的價格。模具鋼一般用量不大。為了便于材料準備,應盡可能考慮鋼的通用性,并盡量使用大量生產的通用模具鋼,以便于采購、材料準備和材料處理。此外,還需要從經濟上進行綜合分析,考慮模具的制造成本、工件的生產批量和分配給每個工件的模具成本。綜合分析技能和經濟,最終選擇合理的模具材料。