東莞市弘超模具科技有限公司致力于模具鋼材應用研究，提供模具失效分析及模具壽命解決方案“一站式”服務，專業銷售高品質模具鋼：瑞典烏德霍姆工具鋼UDDEHOLM、瑞典一勝百模具鋼、日本大同模具鋼、日本日立模具鋼、日本不二越高速鋼、德國葛利茲模具鋼Groditz、美國熔爐斯伯CPM系列粉末工具鋼以及國產新型模具鋼、無磁模具鋼、基體鋼（高速鋼基體鋼）、火焰淬火模具鋼、紅沖模具專用模具鋼等。以下是東莞弘超技術中心編輯整理的有關模具鋼材的化學成分及其作用：
⒈碳(C)：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳量0.23%超過時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
⒉常存雜質元素：
模具鋼材除含碳以外，還含有少量錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氫(H)等元素。這些元素并非為改善模具鋼材質量有意加入的，而是由礦石及冶煉過程中帶入的，故稱為雜質元素。這些雜質對鋼性能是有一定影響，為了保證模具鋼材的質量，在國家標準中對各類鋼的化學成分都作了嚴格的規定。
⑴、硫（S）：硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素，使鋼產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性；硫以硫化鐵(FeS)的形態存在于鋼中，FeS和 Fe形成低熔點(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度一般在1150~1200℃以上，所以當鋼材在鍛造和軋制等熱加工時，由于 FeS化合物的過早熔化而導致工件開裂，這種現象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現象愈嚴重。硫對焊接性能也不利，降低耐腐蝕性。故必須對鋼中含硫量進行控制。高級優質鋼：S＜0.02%~0.03%；優質鋼：S＜0.03%~0.045%；普通鋼：S＜0.055%~0.7%以下。在鋼中加入0.08~0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。如：NAK55、NAK80鋼等。
⑵、磷（P）：磷是由礦石帶入鋼中的，一般說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高，但引起塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時，它使鋼材顯著變脆，這種現象稱"冷脆"。 冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞；含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對含磷量控制較嚴。高級優質鋼： P＜0.025%；優質鋼： P＜0.04%；普通鋼： P＜0.085%。
⑶、錳（Mn）：錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的。由于錳可以與硫形成高熔點(1600℃)的 MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，能夠與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質，特別是降低鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度。因此，錳在鋼中是一種有益元素。一般認為，鋼中含錳量在0.5%~0.8%以下時，把錳看成是常存雜質。技術條件中規定，優質碳素結構鋼中，正常含錳量是0.5%~0.8%；而較高含錳量的結構鋼中，其量可達0.7%~1.2%。
⑷、硅（Si）：硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內使鋼的強度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮靜鋼中的含硅量通常在0.1%~0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%~0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%，對鋼性能影響不大。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0~1.2%的硅，強度可提高15~20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1~4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。
⑸、氧（O）：氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式，使鋼的強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。
⑹、氮（N）：氮能提高鋼的強度，低溫韌性和焊接性，增加時效敏感性。鐵素體溶解氮的能力很低。當鋼中溶有過飽和的氮，在放置較長一段時間后或隨后在200~300℃加熱就會發生氮以氮化物形式的析出，并使鋼的硬度、強度提高，塑性下降，發生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時效傾向。
⑺、氫（H）：鋼中溶有氫會引起鋼的氫脆、白點等缺陷。白點常在軋制的厚板、大鍛件中發現，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點；在橫斷面上則是細長的發絲狀裂紋。鍛件中有了白點，使用時會發生突然斷裂，造成不測事故。因此，化工容器用鋼，不允許有白點存在。 氫產生白點冷裂的主要原因是因為高溫奧氏體冷至較低溫時，氫在鋼中的溶解度急劇降低。當冷卻較快時，氫原子來不及擴散到鋼的表面而逸出，就在鋼中的一些缺陷處由原子狀態的氫變成分子狀態的氫。氫分子在不能擴散的條件下在局部地區產生很大壓力，這壓力超過了鋼的強度極限而在該處形成裂紋，即白點。更多相關資訊，敬請關注東莞弘超模具鋼材專業網站www.syfukang.com。因為專注，所以專業！
⒊為了合金化而加入的合金元素：
最常用的有硅(Si)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、硼(B)、銅(Cu)、鋁(Al)、稀土(Xt)等。現分別說明它們在鋼中的作用。
⑴、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15~0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50~0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0~1.2%的硅，強度可提高15~20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1~4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。硅在鋼中的作用：①提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低；②硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比；③耐腐蝕性。硅的質量分數為15％~20％的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。缺點：使鋼的焊接性能惡化。
⑵、錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30~0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能，如16Mn鋼比A3屈服點高40%。含錳11~14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機鏟斗，球磨機襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。錳在鋼中的作用：①、錳能提高鋼的淬透性；②、錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用；③錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。缺點：①、含錳較高時，有較明顯的回火脆性現象；②、錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服；③、當錳的質量分數超過1％時，會使鋼的焊接性能變壞；④錳會使鋼的耐銹蝕性能降低。
⑶、鉻（Cr）：在結構鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。鉻在鋼中的作用：①、鉻可提高鋼的強度和硬度；②、鉻可提高鋼的高溫機械性能；③、使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性；④、阻止石墨化；⑤提高淬透性。缺點：①、鉻是顯著提高鋼的脆性轉變溫度；②、鉻能促進鋼的回火脆性。
⑷、鎳（Ni）：鎳能提高鋼的強度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。鎳在鋼中的作用：①、可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性；②、鎳可降低鋼的脆性轉變溫度，即可提高鋼的低溫韌性；③、改善鋼的加工性和可焊性；④、鎳可以提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕。
⑸、鉬（Mo）：鉬能使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應力，發生變形，稱蠕變)。結構鋼中加入鉬，能提高機械性能。還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。在工模具鋼中可提高紅硬性，如：東莞弘超銷售的DIEVAR、QRO 90 SUPREME、HD鋼、GR鋼、Y4鋼等Mo含量均較高。鉬在鋼中的作用：①、鉬對鐵素體有固溶強化作用；②、提高鋼熱強性；③、抗氫侵蝕的作用；④、提高鋼的淬透性。缺點：鉬的主要不良作用是它能使低合金鉬鋼發生石墨化的傾向。
⑹、鎢（W）：鎢熔點高，比重大，是貴重的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強性，作切削工具及鍛模具用。如：熱鍛模具鋼GR、高速工具鋼等。鎢在鋼中的作用：①、提高強度；②、提高鋼的高溫強度；③、提高鋼的抗氫性能；④、是使鋼具有熱硬性。因此鎢是高速工具鋼中的主要合金元素。
⑺、釩（V）：釩是鋼的優良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。釩在鋼中的作用：①、熱強性；②、釩能顯著地改善普通低碳低合金鋼的焊接性能。
⑻、鈦（Ti）：鈦是鋼中強脫氧劑。它能使鋼的內部組織致密，細化晶粒力；降低時效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當的鈦，可避免晶間腐蝕。鈦在鋼中的作用：①、鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度；②、并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩定性。使鋼在高壓下對氫的穩定性高達600℃以上，在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鉬鋼在高溫下的石墨化現象。因此，鈦是鍋爐高溫元件所用的熱強鋼中的重要合金元素之一。
⑼、鈮（Nb）：鈮能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現象。鈮在鋼中的作用：①、鈮和碳、氮、氧都有極強的結合力，并與之形成相應的極為穩定的化合物，因而能細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性；②、有極好的抗氫性能；③、鈮能提高鋼的熱強性
⑽、硼（B）：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強度。硼在鋼中的作用：①、提高鋼的淬透性；②、提高鋼的高溫強度。強化晶界的作用。
⑾、銅（Cu）：銅能提高強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點是在熱加工時容易產生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當銅含量小于0.50%對焊接性無影響。武鋼用大冶礦石所煉的鋼，往往含有銅。
⑿、鋁（Al）：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。鋁在鋼中的作用：①、用作煉鋼時的脫氧定氮劑，細化晶粒，抑制低碳鋼的時效，改善鋼在低溫時的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉變溫度；②、提高鋼的抗氧化性能。曾對鐵鋁合金的抗氧化性進行了較多的研究；4％AI即可改變氧化皮的結構，加入6％A1可使鋼在980C以下具有抗氧化性。當鋁和鉻配合并用時，其抗氧化性能有更大的提高。例如，含鐵50％~55％、鉻30％~35％、鋁10％~15％的合金，在1400℃高溫時，仍具有相當好的抗氧化性。由于鋁的這一作用，近年來，常把鋁作為合金元素加入耐熱鋼中；③、此外，鋁還能提高對硫化氫和V2O5的抗腐蝕性。缺點：①、脫氧時如用鋁量過多，將促進鋼的石墨化傾向；②、當含鋁較高時．其高溫強度和韌性較低。
⒀、鈷（Co）：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強鋼和磁性材料。
⒁、稀土（Xt）：稀土元素是指元素周期表中原子序數為57~71的15個鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。

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資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司技術中心
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