世界模具鋼品種的質(zhì)量發(fā)展方向?qū)@著高耐蝕性模具鋼、高成形性模具鋼、高強度和高硬度模具鋼、耐熱和抗氧化模具鋼、高氮模具鋼等模具鋼品種展開。
世界模具鋼品種質(zhì)量發(fā)展將圍繞著以下幾個模具鋼品種展開：
高耐蝕性模具鋼
最新的高耐蝕性模具鋼可分為兩類：一類稱為超級模具鋼，以新日鐵的YUS270(20Cr-18Ni-6Mo-N)為代表，其耐蝕性與鈦相當(dāng)。YUS270的鉻含量和鉬含量較高，可有效地利用氮來改善耐蝕性，YUS270的熱膨脹系數(shù)介于奧氏體模具鋼和鐵素體模具鋼之間。它可以應(yīng)用于海水凈化裝置、化工廠、沿海氯化鈉腐蝕嚴(yán)重的建筑等。鐵素體模具鋼SUS447J1(30Cr-2Mo)也是一種超級模具鋼。
另一類是高潔凈度的鐵素體模具鋼。通過增加鉻和鉬的含量，降低碳和氮含量，可改善耐蝕性和成形性。典型的高潔凈度鐵素體模具鋼有新日鐵的 YUS220M(22Cr-1.5Mo-Ti-Nb)、YUS190和YUS190L(19Cr-2Mo)，其它模具鋼的鉻和鉬含量略有變化。YUS260(20Cr-15Ni-3Mo-Cu-N)、YUS110M(18Cr-12Ni-2Si-Mo-Cu)和YUS27A-M(17Cr- 7Ni-2Cu-2Si)是最新開發(fā)的高耐蝕性模具鋼。
復(fù)合添加鈦和鈮可以阻止作為腐蝕源的非金屬夾雜物析出，促使鈦形成氧化物鈍化膜，從而改善耐蝕性。新日鐵已經(jīng)在YUS190和YUS220M中采用此技術(shù)。
據(jù)報道，復(fù)合添加Ti、Nb和A1可以提高耐蝕性。而且發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)上認(rèn)為有害的元素S可以提高低鉻模具鋼的抗晶間腐蝕能力，其作用與氮改善奧氏體模具鋼的耐蝕性的作用相同。未來改善耐蝕性的研究將主要集中在夾雜物的控制和表面防護(hù)涂鍍層上。
高成形性模具鋼
鐵素體模具鋼的塑性較差。而奧氏體模具鋼的強度雖高，但是具有高的熱膨脹系數(shù)，不利于包括焊接在內(nèi)的成形加工。
降低碳含量和氮含量可以明顯改善成形性，在一定條件下可以改善深沖性能。例如，SUS430的r=1.0，而低碳的SUS430D的r=1.6，同時可以將延伸率穩(wěn)定在30%以上。連軋YUS436S的r值明顯改善，特別是經(jīng)大直徑輥的軋制后，與SUS304不同，在適當(dāng)?shù)臎_壓條件下，上述這些新型鐵素體模具鋼可以超深沖加工。超高潔凈度Fe-Cr合金具有較好的成形性，在鉻含量達(dá)18%的模具鋼中可以得到大于36%的延伸率。
伴隨著模具鋼盤圓產(chǎn)量的增長，加工方法由切削變?yōu)殄懺?，開發(fā)具有優(yōu)良冷鍛性能的新型模具鋼SUSMX7。還開發(fā)了添加S、Pb、Se的易切削模具鋼和臨界壓縮比改進(jìn)鋼。
近來正在研究可潤滑模具鋼薄鋼板。在表面涂上有機(jī)涂層的鋼板可以在沒有潤滑油或保護(hù)層的情況下成形，在改善工作環(huán)境和降低生產(chǎn)成本的要求下可望有許多用途。新日鐵與Tokai鋼廠合作開發(fā)了名為“Guardooat”的有機(jī)涂層，應(yīng)用于模具鋼。
高強度和高硬度模具鋼
為鐵路車廂開發(fā)的SUS301L改型模具鋼可以作為高強度和高硬度的結(jié)構(gòu)材料，如汽車的墊片和壓力板。對于公共工程和建筑構(gòu)件，開發(fā)了具有良好耐蝕性的馬氏體模具鋼YUS550(13Cr-2Ni-2Mo)，它可應(yīng)用于水泥沖孔而無需鉆孔。在SUS316基礎(chǔ)上添加氮的 SUS316FR(16Cr-12Ni-2Mo-0.09N)可用于快速增殖反應(yīng)堆，并有望應(yīng)用于需要高溫強度和蠕變強度的場合。添加鈮的鐵素體模具鋼 YUS180H(19Cr-0.8Nb)和YUS340-MS(14Cr-0.5Mo-0.3Nb-Ti)具有高的高溫強度，可用于汽車排氣系統(tǒng)。
耐熱和抗氧化模具鋼
高鉻模具鋼具有耐熱和抗氧化性。添加Al和Si可以進(jìn)一步改善高鉻模具鋼的耐熱性和抗氧化性。YUS710(25Cr-13Ni-2Si-Mo- N)和YUS731(19Cr-13Ni-3Si-0.7Cu)是耐熱和抗氧化的奧氏體模具鋼，缺點是高溫下出現(xiàn)膨脹。對此，新日鐵開發(fā)了低膨脹的 HOM125(15Cr-4Al)和YUS415S(12Cr-2Si-Al)鐵素體模具鋼。添加了Cr、Al和稀土元素的YUS205- M1(20Cr-5Al-REM)模具鋼用于汽車排氣凈化裝置，在溫度高達(dá)950攝氏度下具有耐熱性和抗氧化性。
涂有耐熱樹脂的模具鋼已經(jīng)商業(yè)化并用于耐熱溫度約為260攝氏度的灶具等。微波爐的內(nèi)襯要求采用耐熱溫度為550至600攝氏度的耐熱預(yù)涂層材料。針對此類用途，未來需要開發(fā)既耐熱又有良好成形性的模具鋼。
高氮模具鋼
添加氮可以提高模具鋼的強度和韌性，改善耐蝕性。從1988年到1998年的10年間已經(jīng)召開了五次相關(guān)議題的國際會議。采用AOD冶煉的高錳奧氏體模具鋼中的氮含量最高達(dá)0.5%，如Carpenter的18-18plus；采用加壓ESR法可以將氮含量提高到1%左右，如JSW的 18-18N。在Ni-Cr模具鋼中氮的溶解度相對小一些，采用加壓ESR法冶煉的奧氏體模具鋼的氮含量在0.5%左右，如RS561。氮在馬氏體模具鋼中的溶解度最小。目前，不僅需要研究模具鋼中氮的溶解度對性能的影響，更需要研究向模具鋼中添加氮的既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。
