塑料模具钢

HEATS · 发表于 2010-9-12 08:38:13

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一、非合金型塑料模具钢
由于碳素钢具有价格便宜、加工性能好，原料来源方便等优点，因此对于{TodayHot}制造形状简单的小型塑料模具或精度要求不高、使用寿命不需要很长的塑料模具，多采用这类钢制造。中国牌号常用45、50等。目前，国际上较广泛使用的钢号见表1。

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表1

对于形状较简单的、小型的热固性塑料模具，由于要求较高的耐磨性一般用T7、T8、T9、T10、T11、 T12等碳素工具钢制造。

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表2

二、渗碳型塑料模具钢
渗碳型塑料模具钢的含碳量一般都在0.1％-0.25%范围内，退火后硬度较低，具有良好的切削加工性能，切削加工成型的模具渗碳后经淬火，{HotTag}低温回火后不仅具有较高的强度，而且心部具有较好的韧性，模具的表面高硬度、高耐磨性、亦可以保证良好的抛光性能。另一优点是塑性好，可以采用冷挤压成型法制造模具，无需进行切削加工，对于大批量生产同一形状的模具有利。缺点是模具热处理工艺较复杂、变形大。

表3

三、预硬型塑料模具钢
预硬型塑料模具钢是指将热加工的模块，预先进行调质处理，以获得所要求的使用性能，再进行刻模加工，待模具成型后，不再进行最终热处理就可以直接使用。从而可以避免由于热处理而引起的模具变形和裂纹问题。预硬化钢最适宜制作形状复杂的大、中型精密塑料模具，预硬化钢的使用硬度一般在30-42HRC范围内，尤其是在高硬度区（36-42HRC），可切削性能较差。

表4

四、时效硬化型塑料模具钢
    对于复杂、精密、高寿命的塑料模具要保持其高寿命，模具材料的使用状态必须有高的综合力学性能，为此，必须采用最终热处理，但是，采用一般的最终热处理工艺（淬火、回火）往往导致模具热处理变形，即模具的精度很难达到要求。
    时效硬化塑料模具钢在固溶硬化后变软（一般28-34HRC）可进行切削加工，待冷加工成型后进行时效处理，可获得很高的综合力学性能，时效热处理变形很小，而且这类钢一般具有焊接性能好以及可以进行表面氮化等优点，适于制造复杂、精密、高寿命的塑料模具。
    时效硬化型塑料模具钢主要包括两个类型，即马氏体时效钢和析出硬化型钢。①马氏体时效钢具有高的强度/密度比，良好的可加工性和可焊性以及简单的热处理工艺等优点，但其价格较高 ②析出硬化钢析出硬化钢也是比较新型的钢种之一，它所含的合金元素比马氏体时效钢少，特别是Ni含量少得多。材料也是在固溶处理状态下硬度为30HRC左右，可进行切削加工，制成模具之后再进行时效处理，使硬度达40HRC左右。而且时效变形量很小（0.01％左右），适宜制造高硬度、高强度和高韧性的精密塑料模具详见：

表5

五、整体淬硬型塑料模具钢
用于压制热固性塑料、交合强化塑料（如尼龙型强化或玻璃纤维强化塑料）产品的模具，以及生产批量很大，要求模具使用寿命很长的塑料模具，一般选用高淬透性的冷作模具钢和热作模具钢材料制造，这些材料通过最终热处理，可保证使用状态具有高硬度、高耐磨性和长的使用寿命。

表6

表7

六、耐腐蚀型塑料模具钢
    耐蚀钢主要用在生产以化学性腐蚀塑料（如聚氯乙烯或聚苯乙烯添加抗燃剂等）为原料的塑料制品的模具。耐腐蚀型塑料模具钢分高碳高铬型耐蚀钢、中碳高铬型耐蚀钢、低碳铬镍型耐蚀钢。
    中碳高铬型耐蚀钢：4Cr13、420、168、S136、M300、M310、HPM38、PAK90等
低碳铬镍型耐蚀钢：1Cr17Ni2

表8

七、影响塑料模具钢镜面加工性能的因素
    生产透明塑料制品，尤其是光学仪器（如透镜等），对于成型模具的镜面加工性能要求很高。但严格地讲，没有专用牌号的镜面加工用塑料模具钢。
    影响模具镜面加工性能一般有如下几方面的因素：
    （1）钢材的冶金质量钢中的非金属夹杂物、气泡、氧化物、硫化物等是影响模具钢镜面抛光和研磨时形成针眼和孔洞的主要原因；因此，凡是表面粗糙度要求很高的塑料模具，一般不得采用加硫的易切削钢；即使不是易切削钢，若钢中氧化物，硫化物夹杂含量较高，在研磨过程中也容易脱落形成针孔。所以，采用真空冶炼或电渣重熔等工艺，将有效地提高钢的纯净度，从而提高钢材的抛光性能。
    （2）钢中的组织不均度也是影响抛光性能的另一个原因。显微区域组织的不均匀，加带状偏析等可能使得钢材在镜面加工时出现很细的发纹和研磨斑、坑等缺陷，为了防止偏析，必须掌握好出钢后的浇注技术和钢锭的结晶质量，另外要进行充分锻造，以保证钢材的致密度，如果能进行均匀化热处理或电渣重熔冶炼，也可以有效地减少这种偏析，从而提高钢的抛光性能。
    （3）钢的硬度高，对镜面抛光性能有好的影响。
    （4）抛光技术为了得到比较低的表面粗糙度，抛光技术也起着很大的作用。例如，在预研磨时应避免表面受到可能引起的组织变化的温度的影响。因此，除了足够的冷却以外，选择正确的砂轮是非常重要的。研磨压力在此起很大作用，而且当砂轮涂脏时压力会意外地升高，从而会引起温度升高。较好的办法是在研磨表面时经常改变研磨的方向。抛光最好用金刚石泥膏进行，这样能得到最好的抛光结果。抛光时要避免表面接角压力过高，否则较软的基体会被冲蚀，结果使碳化物游离出来，随后开裂，并留下缺陷。在换成较细粒度时就必须将手和工件弄干净。当然对每种粒度都应采用一种专门的抛光工具。抛光面大多用肉眼判断。但是，含镍的材料由于相应的色调，表面往往显示比较实际情况更好，容易导致判断错误。

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