工程塑料是以合成樹脂為主要成分的高分子工程材料铭段。由于它具有質(zhì)輕、耐蝕、絕緣靡庵、減摩、美觀虎内、自潤滑燕汗、成型工藝簡單、生產(chǎn)效率高等特點诅挖，已廣泛用于機械的次要受力件和部分主要受力件枣惨。諸如鏡片、光盤虚烂、磁帶盒邮敛、儀表殼、燈罩歉摧、艙蓋艇肴、風檔、液面劑等透明塑料叁温；插頭插座再悼、電訊器件核畴、線圈架、接線板冲九、集電環(huán)等絕緣件谤草；貯槽、管道娘侍、泵閥咖刃、化工容器等耐蝕件；軸承軸瓦憾筏、蝸輪蝸桿嚎杨、齒輪凸輪、活塞環(huán)氧腰、聯(lián)軸器等減摩件和傳動件以及手柄手輪枫浙、油管墊片、保溫管和包裝材料等通用件都能用工程塑料來制造三钦。塑料制品已廣泛應用于汽車尼缨、家電、化工做堂、儀表综货、電訊、建材虽趋、軍工等行業(yè)螃势，世界已進入了以塑代鋼的新時代。

　　為了適應和滿足上述產(chǎn)品的成型要求俱猪，根據(jù)不同模具類型和模具零件的性能需要距档，塑料模具用鋼應具有如下特性：強度、硬度跟媚、耐磨囱悴、耐熱、耐蝕等使用性能箍秧；良好的拋光性甫题、尺寸穩(wěn)定性、易于氮化和熱處理變形小等工藝性能涂召；良好的導熱性和小的線漲系數(shù)等物理性能坠非。

　　純凈和均勻是塑料模具鋼冶金質(zhì)量的兩大要素。純凈指鋼中的氫芹扭、氧麻顶、氮等有害氣體和有害元素磷、硫以及非金屬夾雜物應達到一定的允許含量和級別舱卡。均勻指化學成分均勻辅肾，偏析小队萤，第二相粒子和夾雜物呈小、勻矫钓、圓彌散分布要尔。純凈和均勻可以通過爐外精煉（LF等）、真空除氣（VD）新娜、大氣自耗電極電渣重熔(ESR)赵辕、超凈提純（ESRR）、真空自耗電極重熔（VAR）等冶煉工藝娶停，足夠鍛造比的鐓鍛與軋制膘掀，組織細化的預先熱處理來得到保障。模具制造廠應根據(jù)零件的具體要求選擇不同質(zhì)量和價格檔次的模具用鋼肄慨。塑料模具用鋼低倍組織酸浸試片不得有目視可見的縮孔既倾、夾雜、氣泡寨铸、發(fā)裂和分層队屋。中心疏松和偏析達到相應級別。

　　可以用內(nèi)柔外剛來形容對模具零件的使用要求妖啸。內(nèi)柔是指零件基體（心部）應該具有一定的屈服強度卵手，相應的硬度和韌性指標，防斷裂高坚、耐沖擊诫列、不產(chǎn)生塑料變形。外剛是指零件表面應該有更高的硬度粗排，耐磨損绎彪、抗咬合诈火、防擦傷兽赁、拒腐蝕。為了提高表面硬度冷守、常采用表面強化工藝刀崖，如滲碳、碳氮共滲拍摇、滲硼等化學熱處理亮钦；鍍層和物理涂層等。溫度超過850oC的中充活、高溫下進行的化學熱處理蜂莉，由于受淬火變形的困擾，上述工藝不常在塑料模具零件上采用混卵。經(jīng)常采用的是在560oC左右進行的滲氮化學熱處理映穗。這是因為：處理溫度相應較低窖张，可以確保基體硬度不下降蚁滋；滲層具有較高的硬度值宿接；處理后零件變形小泵李；滲層厚度和深度可以通過工藝參數(shù)的調(diào)整進行控制醇盏；滲后不增加零件尺寸；與基體具有較強的結(jié)合力滲層不脫落虑夕；滲層具有低的脆性等級秘乍，可以反復多次補滲；可以通過退氮消除硬化層方便維修沼改。

　　滲氮也稱為氮化比端，隨鋼中含碳量的增加，對氮化層硬度和滲層深度的增加是不利的簇像。單就氮化的要求而言侵念，鋼中含碳量應以0.3%左右為宜，鋼中還應有與氮親合力較強的鉻芋总、鉬捎虚、鋁合金元素，其中鉻鉬總量以3%為佳套尤。有些塑料模具專用鋼泳柴，如3Cr2Mo、10CrNi3MoAlcu等在進行鋼種化學成分設計時笋妥，就考慮到了有利氮化的合金化特點懊昨。氮化在業(yè)內(nèi)有硬氮化和軟氮化兩種說法。無論哪種氮化方法春宣，氮化層都可以由兩部分組成：一部分是最表面的化合物層（也稱白亮層）酵颁，它應是Fe2-3N的ε相，另一部分是次表層的擴散層面（也稱過渡層）月帝。是Fe4N的r’相與基體的混合組織躏惋。硬氮化指的是通氨氣體氮化和離子氮化。通氨氣體氮化時間較長嚷辅、滲層較深（一般在0.30左右）簿姨；軟氮化是氮碳共滲，時間不長簸搞，滲層較淺（一般在0.10以內(nèi)）扁位。它又有氣體軟氮化和液體軟氮化之別。有些零件不希望存在化合物層只需獲得擴散層趁俊，這樣更有利于降低滲層的脆性等級域仇。只有擴散層的合金鋼金相照片如圖2所示怀程。

　　塑料模具用鋼的基體，按其使用硬度的高低可以分成如下幾個檔次：HB200左右的低硬度钝菲、HRC28-32的較低硬度遣备、HRC38-42的中等硬度、HRC48-52較高硬度以及超過Hnc56的高硬度术偿。下面就按此分類法歸納塑料模具用鋼休贴。

　　1 低硬度滲碳鋼

　　10鋼、1010弓慨、1.0301钥陪、S10c；20號鋼淤写、1020螟扮、1.1151、S2OC等優(yōu)質(zhì)碳素滲碳鋼示宫。20Cr骏挎、5120、P2卸酿、1.7027兜叨、SCr420；12CrNi3衩侥、3310国旷、1.5752、SNC815茫死；20CrNiMo跪但、8620、1.6523峦萎、SNCM220等合金滲碳鋼可用于制造塑料模具零件屡久。它們除了相對便宜、規(guī)格齊全骨杂、便于加工涂身、拋光性能好以外都可以通過冷擠加工成型雄卷。如帶有樅筋搓蚪、特殊花紋瓶蓋、牙膏管丁鹉、電插頭等模具型腔冷擠成型后經(jīng)滲碳淬火回火后使用妒潭，滲層深度為0.8-1.0mm，滲碳層硬度HRC56-60榆博。因缺乏足夠的基體強度支撐仲及，容易產(chǎn)生塌陷挺赞，只適用于載荷低、形狀簡單的小型模具锭偿，在傳統(tǒng)的書刊中辰蜃瑁看到介紹這類滲碳型塑料模具用鋼。當今挂剪，電火花加工（EDM）已普遍用于模具加工生產(chǎn)中宵渡，零件高硬度下也能順利加工且加工后無影響精度的變形同時也容易拋光，因而采用冷擠成型的工藝方法逐漸減少了她打。

　　2 較低硬度（HRC28-32）予硬鋼

　　這是一類較常用的塑料模具鋼狰碟，包括調(diào)質(zhì)與非調(diào)的碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼栽埠、合金工具鋼以及不銹鋼钉呐。

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼

　　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45鋼以及S45C、S50C镶骗、S55C桶现、S58C；合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr鼎姊、5140巩那、1.7035、SCr440此蜈；42CrMo即横、4140、1.7225裆赵、SCM440东囚；40CrNiMo、4340战授、1.6511页藻、SNCM439；38CrMoAl植兰、1.8505份帐。這些鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可達HRC28-32；非調(diào)質(zhì)的予硬鋼B20楣导、B30捎霍、B40也有類似的出廠硬度。它們除了用做模板漏匿、模座缨吸、模架外，也可用于載荷不大、壽命要求不高的小型模具的型腔和型芯源照。碳素鋼可以進行軟氮化笋窍，合金鋼可以進行氣體氮化和離子氮化以提高零件表面硬度。若可以使淬火變形控制在允許范圍內(nèi)锁销，如進行堿浴分級淬火项凉，這類鋼也可以采用滲碳、碳氮共滲淬火回火后使用赦牧，基體達到HRC45左右必工，表面硬度Hnc56以上。這也是一種經(jīng)濟實用的選擇方案堰怜。

　　合金工具鋼

　　3Cr2Mo和3Cr2NiMo是兩個具有代表性的塑料模具專用鋼球垂，市場上可以購買到予硬至Hnc28-32的成品料，用戶也可以選用非予硬退火態(tài)調(diào)質(zhì)至上述硬度钻蔑。P20啥刻、618、718咪笑、M202可帽、M238、1.2738窗怒、HPM2映跟、HPM7、KPM30扬虚、Px5等也與上述兩個國產(chǎn)鋼號具有類似的化學成分和使用硬度努隙。這類鋼除了做高強度模板、模座外辜昵，也可用于大型模具的型腔荸镊、型芯和釷塊。它們有適應氮化的含碳量和鉻堪置、鉬合金含量躬存，可獲得理想的氮化層硬度和滲層深度，實現(xiàn)零件內(nèi)柔外剛的使用要求攒陋。

　　予硬不銹鋼

　　有些塑料如PVC（聚氯乙烯）灶花、PET(聚對苯二甲酸乙二醇脂)加熱后注射成型時，會產(chǎn)生腐蝕氣體筒煌；零件鍍鉻酸洗時酸蒸汽的侵入艰吏；水冷套中水及其添加劑的腐蝕作用以及過大的環(huán)境濕度都會對模具材料產(chǎn)生腐蝕作用。在這種場合下需要選用不銹鋼制造塑料模零件戒舆。

　　Cr13型馬氏體不銹鋼如1Cr13氨缅、2Cr13、3 Cr13睦柏、4Cr13以及3 Cr17Mo等都可以調(diào)質(zhì)到Hnc28-32妖局，或在市場上直接選購予硬品或自行進行調(diào)質(zhì)處理，其中4Cr13和3 Cr17Mo是兩個常用牌號赶馍，與上述鋼種類似的還有420细企、1.2083、GS083摘甜、SUS420J2屯掖、M310、HPM38襟衰、S-STAR贴铜； 1.2316、GS316瀑晒、M300绍坝、M34O、HPM77和168苔悦。

　　3 中等硬度（Hnc38-42）予硬鋼

　　要解決在HRC38-42硬度下順利完成車轩褐、銑、刨玖详、鋸把介、鉆攻絲等難題，從改變鋼的性能角度有兩種方案：一種是向鋼中加入易切削的元素S蟋座、Ca拗踢、Sn、Cu等向臀，使鋼的切削加工性能得到很大的改善秒拔；另一種是通過時效實現(xiàn)析出硬化。5CrNiMnMoVSCa和8Cr2MnWMoVS是國內(nèi)研制的中碳與高碳型易切削模具鋼薛津。FDAC恐呢、QD6F、DH2F也是加了易切削元素的塑料模具鋼症妻。它們在HRC38-42硬度下能順利切削加工节婶，也能通過氮化處理強化表面。時效硬化模具鋼本應先通過固溶處理來降低材料硬度追临，完成粗精加工成型后再進行500oC左右的保溫時效處理享积。由于實效時從鋼中析出鎳、鋁等金屬鍵化合物蘑弊，使材料的硬度上升到HRc38-42履岂。這就是所謂的時效硬化或析出硬化。若再向這類時效鋼中加入銅之類的易切削元素，便成了易切削時效硬化型塑料模具鋼且以HRc38-42的予硬態(tài)供應市場函强。也都有良好的氮化性能鸵安。10CrNi3MoALCu、NAK55反璃、NAK80昵慌、M261、P21淮蜈、HPM1斋攀、HPM50、PCM40梧田、CENA1屬于這類鋼種類淳蔼。

　　G-STAR、E-STAR裁眯、PLS則是予硬至HRc38-42的不銹鋼類予硬態(tài)塑料模具鋼鹉梨。

　　4 較高硬度（HRc48-52）整體淬硬型塑料模具鋼

　　整體淬硬達到HRc48-52硬度的塑料模零件常選用兩類鋼：一類是非耐蝕適合氮化處理的熱作模具鋼4Cr5MoSiV1（H13、1.2344未状、W302俯画、DHA1、KDA1S司草、QD61艰垂、SKD61、DAC）埋虹。另一類是4Cr13吭辛、3Cr17Mo等馬氏體不銹鋼，相應鋼中在前節(jié)中已經(jīng)列出驳辖。它們都可以通過淬火回火處理達到Hnc48-52的硬度值嘴净。這兩類鋼可采用真空高壓氣冷淬火，淬火后充分回火使組織轉(zhuǎn)變充分体咽，應力消除徹底护狠。4Cr5MoSiV1類應采用600oC左右的三次高溫回火。4Cr13不銹鋼常采用260oC左右的低溫二次回火飒迅。圖3所示的是寧波寧興特鋼實業(yè)有限公司代理經(jīng)銷的德國喬志瑪林葛利茲鋼廠生產(chǎn)的1.234ESR大型鍛扁鋼同蚂；圖4為寧波寧興特鋼實業(yè)有限公司的進口10大氣壓的高壓氣淬真空爐；圖5為寧波寧興特鋼實業(yè)有限公司配送加工廠泌弧。

　　還有一些中扔相、高碳類的碳素鋼與合金鋼通過淬火回火達到Hnc48-52的硬度值，應用與塑料模具零件上翻框。比如厚遗，彈簧鋼：65Mn腺首、1.1066；碳素工具鋼：T10黔攒、T72301趁啸、1.1645、SK3亏钩；熱作模具鋼：5CrNiMo莲绰、L6欺旧、1.2713姑丑、SKT4；耐沖擊鋼：5CrW2Si辞友、S1栅哀、1.2542、SkS41称龙；冷作工具鋼：9CrWMn留拾、O1鲫尊、1.2510、SKS3模博；Cr5Mo1V、A2攘调、1.2363、SkD12拾哈；Cr12MoV、D2染痊、1.2601细抠、SkD11以及鉻軸承鋼GCr15、E52100组救、1.3505喧丛、SVJ2。

　　5 高硬度（HRC56以上）整體淬硬塑料模具鋼

　　壓制環(huán)氧膠离秸、聚脂及加入硬質(zhì)添加料尼龍粮剃、玻璃纖維、金屬粉的熱固虐块、熱塑性塑料成型模需要有很高的耐磨性俩滥。鎖圈嘉蕾、脫模圈、凸輪等零件也需要更高的硬度來提高模具壽命霜旧。這需要高硬度整體淬硬并適合高壓氣淬真空處理的高碳高合金工具鋼错忱，如DC53以清、D2、Cr12MoV掷倔、1.2379个绍、PD613、A2巴柿、Cr5Mo1V等。9Cr18礁懂、9Cr18MoV周矢、SUS440C等則是淬硬至Hnc56以上的不銹鋼類塑料模用鋼。這些鋼種都有比較高的淬透性蔽掀，有些還存在碳化物偏析，使用中易產(chǎn)生拆斷與開裂砂姥。這應在鋼種選用和熱處理工藝上引起注意蟀符。

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