(1)冶金質量 冶金質量對模具鋼的性能有很大的影響,只有具有良好的冶金質量,才能充分發揮模具鋼的各種性能。冶金質量一般包括以下幾個方面:冶煉質量,軋制、鑄造工藝性能,熱處理和精加工性能,導熱性及精料和制品化程度。
模具鋼一般用量不大,品種規格很多,為了便于市場采購和備料,應該考慮材料的通用性,除了特殊要求以外,盡可能采用大量的通用型模具鋼,這是因為通用型模具鋼應用起來技術比較成熟。選用高質量、高性能、高精度的模具鋼精料和制品,高效率、高速度、低成本地生產高質量的模具,已經成為當前工業發達國家模具制造業的主要發展趨勢。
(2)可加工性能 模具鋼的可加工性能包括:模具的冷加工性能,如切削、磨削、拋光、冷擠壓、冷拉工藝性,而熱加工性能包括熱塑性和熱加工范圍溫度等。良好的可加工性能是選用模具鋼的重要條件之一。
(3)淬火溫度范圍和淬火變形 要求模具鋼具有較寬的淬火溫度范圍,以及較小的淬火變形。
(4)淬透性和淬硬性 淬硬性取決于鋼的含碳量,淬透性主要取決于鋼的化學成分、合金元素含量和淬火前的組織狀態。大部分要求高硬度的冷作模具,對淬硬性要求較高;而大部分熱作模具和塑料模具,對于硬度的要求則相對較低。往往很注重淬透性;特別是對于一些大截面深型腔模具,為了使模具的心部也得到良好的組織和均勻的硬度,就要求選用淬透性好的模具鋼。
(5)氧化脫碳敏感性 模具在加熱過程中,如果產生氧化脫碳現象,就會改變模具的表面形狀和性能,影響模具的硬度、耐磨性和使用壽命,導致模具早期失效。通過真空熱處理等特殊熱處理工藝,可避免氧化脫碳。
(6)硬度 硬度是模具鋼的主要技術性能指標,為了保持模具形狀尺寸穩定不變,模具在高應用力的作用時,必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般應將硬度保持在60HRC左右,熱作模具鋼根據其工作條件,一般要求保持硬度在40~55HRC范圍。對于同一鋼種而言,在一定的硬度值范圍,硬度與變形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間,其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
鋼的硬度與化學成分和金相組織具有密切關系,通過熱處理,可以獲得很寬的硬度變化范圍。模具鋼的硬度主要取決于馬氏體中溶解的含碳量或含氮量。如新型模具鋼012A1和CG2,可分別采用低溫回火熱處理后硬度為60~62HRC,采用高溫回火處理后硬度為50~52HRC,因此,可用來制作硬度要求不同的冷作或熱作模具。
(7)紅硬性 在高溫狀態下工作的熱處理模具,要求保持其組織和性能的穩定性,從而保持足夠高的硬度,這種性能稱為紅硬性。紅硬性也是保持其硬度和組織穩定性,抵抗軟件的能力,是熱作模具鋼和部分重載荷冷作模具鋼的重要性能指標。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內保持這種性能,鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決于鋼的化學成分和所采取的熱處理工藝。
(8)強度 強度是指鋼在服役過程中,抵抗變形和斷裂的能力。對于模具來說,則是整個成型面或各個部分在服役過程中抵抗拉伸力、壓縮力、彎曲力、扭轉力或綜合力的能力。
衡量鋼材強度常用的方法是進行拉伸試驗。對于在壓縮條件下工作的模具,還經常給出抗壓強度。
對于模具鋼,特別是含碳量高的冷作模具鋼,因為塑性很差,一般不用抗拉強度而是以抗彎強度作為實用指標。彎曲試驗產生的應力狀態與許多模具工作表面產生的應力狀態極相似,能比較精確地反映出材料的成分及組織因素對性能的影響。抗彎試驗其至對極脆的材料也能反映出一定的塑性。