国内外塑料模具钢的发展概况
塑料制品的生产发展极为迅速，促进了塑料模具钢的快速发展。国际上一些工业先进国家，塑料模具的产值已占模具工业总产值的首位，塑料模具钢也迅速发有成一个专用钢系列，如美国ASTM标准中的P系列包括7个钢号(如P20等)，日本大同特殊钢公司的塑料模具钢系列包括13外钢号，日立金属公司则列入了15个钢号。
我国国家标准中只列入了3Cr2Mo(P20)及3Cr2MnNiMo(718)两个钢号，但近些年来，塑料模具钢的研制开发却卓有成效，已经初步形成了我国的塑料模具钢系列。
塑料模具钢可分为通用型和特种型两大类别。
⒈通用型塑料模具钢
⑴、非合金型塑料模具钢。主要用于制造生产批量不大、技术要求不太严格的通用型热塑性塑料制品的模具，钢种有SM45~SM55以入T8、T10等碳素工具钢，碳素结构钢在正火状态或轧制状态使用，碳素工具钢在淬火、回火状态下使用。
⑵、预硬型塑料模具钢。这类钢是在含0.3%~0.5%C的基础上，加入适量的Cr、Mn、Ni、Mo、V等元素而制成的，一般钢厂经过充分锻打后制成模块，再预先经过淬火和高温回(调质)，使其硬度(一般为HRC30~40)满足用户要求。用户买到模块后直接加工成模具(不再进行热处理)。代表性的钢号如美国的P20，瑞典ASSAB公司的718(3Cr2MnNiMo)，日本大同特殊钢公司的PDS5，我国国家标准钢号3Cr2Mo(P20)等。
⑶、时效硬化型塑料模具钢。时效硬化钢有两类，即马氏体时效硬化钢和低镍时效硬化钢，马氏体时效硬化钢含镍高，价格昂贵，我国极少使用。低镍时效硬化钢含碳量较低(≤2.5%C)，钢中加入3%~6%Ni及Al、Ti、Cu、Mo等元素。模具先经固溶处理，在低硬度下进行加工，制成后进行时效处理，由于金属间化合物的析出，使模具硬度提高到HRC40~50，以满足使用要求。由于时效温度低，畸变小且有规律，因此，适用于制造形状复杂、尺寸精度要求高的模具。代表性的钢号有美国ASTM标准钢号P21(2Ni4AlCrV)，日本大同特殊钢公司的NAK55(2Ni3AlCuMoS)、NAK80等。此外，日本的时效硬化钢钢号还有N3M、N5M、HPM1等。我国研制的25CrNi3MoAl、PMS(10Ni3MnCuAl)及06nI6CrMoVTiAl等都属于这类钢。
18Ni(18%Ni)的高合金马氏体时效硬化钢，具有综合力学性能好，时效硬化硬度高等特点，但由于价格昂贵，只用于制造少量高精度、高表面质量、长寿命的复杂模具。
⑷、整体淬硬型塑料模具钢。整体淬硬型模具钢，无论热作、冷作或塑料模具钢，都有许多种，但作为塑料模具专门用钢且纳入行业标准的只有三种，即SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiV1、SMCr12Mo1V1。这一组钢本来是热作模具钢及冷作模具钢，为了适应塑料模具对抛光性、蚀刻性等的特殊要求，都经过了ESR(电渣重熔)、VAR(直空冶炼)等精炼加工，使杂质含量大为降低，韧度和等向性较好。
⑸、耐蚀型塑料模具钢。有些塑料制品，如聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等，在压制过程中对模具有腐蚀作用，当生产批量较大时，就要采用耐蚀模具钢，一般是采用马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。国外代表性的钢号有国际标准化协会ISO4957中的110CrMo17，德国蒂森克虏伯公司的GS-346ESR及GS-316ESR，日本日立金属公司的HPM77(YSS)，日本大同特殊钢公司的G-STAR及S-STAR，瑞典UDDEHOLM钢厂的STAVAX，瑞典ASSAB公司的S136(4Cr13)。我国生产的耐蚀型塑料模具钢有SM2Cr13、SM4Cr13、SM3Cr17Mo以及新研制的PCR(0Cr16Ni4CuNb)钢等。
⑹、渗碳型塑料模具钢。主要用于制造采用凸模冷挤压工艺压制模具型腔的塑料模具，一般采用碳、硅含量很低的低碳钢或低碳合金钢，以保证在常温下具有高塑性和低的变形抗力，便于冷挤压、挤压成型腔后进行渗碳淬火、回火，使模具表面具有高硬度和抗磨损性能，一般用于制造要求耐磨性较高的热固性塑料模具和增强塑料模具。代表性的钢号如美国ASTM标准钢号P2(10CrMo)、P3(10CrNi)、P5(10Cr2)、P6(10CrNi3)等。
⑺、无磁型塑料模具钢。为了适应磁性塑料模具制品的生产，国内外发展了一些无磁塑料模具钢，将奥氏体型模具钢通过时效硬化处理，得到要求的硬度、强度和低的导磁率。这类钢也用于制造其他强磁材料的压制成形模具。代表性的钢号如日本大同特殊钢公司的NAK301钢，日立金属公司的HPM75钢，我国国家标准钢号为7Mn15Cr2Al3V2WMo。
⒉特种塑料模具钢
为了适应塑料模具制造过程中一些对钢的工艺性能的特殊要求，发展了一些专用钢种，主要有以下四种类型。
⑴、非调质型预硬塑料模具钢。20世纪70年代以来，为了节约能源，降低制造成本，世界各工业发达国家相继研制、开发了一系列添加微量元素(如V、Ti、Nb、N等)，通过控温轧制和控温冷却，不需调质处理即可具有调质后良好综合力学性能的结构钢，称非调质预硬型模具钢。由于在模具制造过程中不需要淬火、回火，因而避免了可能产生的畸变和开裂等缺陷，改善了劳动条件，减少或避免了热处理造成的污染，降低了制造成本，具有较好的社会经济效益，受到制造业的欢迎和应用。我国20世纪90年代研制成功了专门用于塑料模具的微合金非调质钢，如首都钢铁公司生产的FT(25CrMnVTiSCaRE)，采用锻(轧)后空冷或控制空冷而硬化(HRC30~40)，上海宝山钢铁公司生产的B20、B20H、B25、B30、B30H，清华大学的Y82，本溪钢厂的空冷12钢等。
⑵、镜面磨削用塑料模具钢。有些塑料制品，如光学仪器镜片、电子设备的透明制品等，对表面粗糙度的要求极高，为了压制这些制品，对成形模具的相应的型腔表面要求有极低的粗糙度，要求进行镜面抛光。对制造这种模具的模具钢，就要求具有极高的纯净度、致密度和均匀性，为了满足这些要求，一般采用电渣重熔工艺生产。并且要求具有较高的淬回火硬度。PMS(1Ni3Mn2CuAlMo)钢是高级镜面Ni-Cu-Al沉淀硬化钢，具有优异的镜面抛光性、良好的图案蚀刻性、冷热加工性及综合力学性能，用于制造各种光学塑料镜片、外观质量要求极高的光洁光亮家用电器的塑料模具。
⑶、易切削预硬型塑料模具钢。为了改善预硬型塑料模具钢的切削加工性，可加入易切削元素。美国、日本、德国都发展了一些易切削的预硬钢。国外易切削预硬型钢主要是加S，也有加S-Se的，但Se的价格较贵。S系易切削钢在低、中速切削条件下具有良好的被切削性能，但热变形后沿畸变方向伸长的MnS增加了钢材的各向性，显著降低了钢的横向塑性和韧度，在截面增大时，硫化物的偏析比较严重，因此，德国开发了经Ca处理的塑料模具钢，但其切削性能不如含S的钢。国外典型易切削预硬型塑料模具钢有德国蒂森公司的P20和718型预硬型塑料模具钢基础上加入Ca、S发展出的易切削模具钢GS738和GS312，日本大同特殊钢公司发展的PDS5钢及NAK55钢等。我国研制的易切削预硬型塑料模具钢牌号有5iCaS(5CrNiMnMoVSCa)、8Cr2S(8Cr2MnWMoVS)、3Cr2MnMoVS、P20BSCa(40CrMnMoVBSCa)等。
⑷、高焊接性塑料模具钢。很多塑料模具可以采用堆焊的方法，对磨损部分进行堆焊修复后重新使用。为了简化堆焊修复工艺，国外发展了一些焊接性能好的塑料模具钢，如日本大同特殊钢公司开发的PX2、PX5及NAK55等钢种。