渗碳型塑料模具用钢介绍

HEATS

　　渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。为了便于冷挤压成形，这类钢在退火态须有高的塑性和低的变形抗力，因此，对这类钢要求有低的或超低的含碳量，为了提高模具的耐磨性，这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理，表面硬度可达58～62HRC。

8 _, c+ D3 v% J( j$ P- @, W 5 ^( ? b4 r) L5 S3 B

　　此类钢国外有专用钢种，如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢，以及国内最新研制的冷成形专用钢0Cr4NiMoV(LJ)。现介绍两个典型钢种。

* a# b/ l: @+ X% c7 F( r$ m* d ( S" j, S0 k( Z" i: |0 ]) {

　　(一)0Cr4NiMoV(LJ)钢

, g6 W/ @& S- L/ C: t

　　1.化学成分：表3-3是LJ钢的化学成分。

+ e# T! U9 D( x" { ( n* r* n5 Q8 f0 b1 I, x

　　表3-3 LJ钢的化学成分(质量分数)(%)

　　C Mn Si Cr Ni Mo V

: ?5 `: A9 y& Z/ D* ] 6 {+ H9 G+ s- r) f! g P9 J

　　≤0.08 ＜0.3 ＜0.2 3.6～4.2 0.3～0.7 0.2～0.6 0.08～0.15

! |( t7 K/ Y0 A: t4 U

　　该钢含碳量很低，因而塑性优异、变形抗力低。钢中主加元素为铬，辅加元素为镍、钼、钒等，合金元素的主要作用是提高淬透性和渗碳能力，增加渗碳层的硬度和耐磨性以及心部的强韧性。

3 W! G, r/ N, ^; e

　　2.工艺性能：LJ钢具有良好的锻造性能和热处理工艺性。

2 I7 e @ G: u# I! y2 a

　　锻造工艺：加热温度1230℃，始锻温度1200℃，终锻温度900℃。

$ m( r C4 m u/ [ " Y; N9 ]& V; W6 {

　　退火工艺：加热880℃，保温2h，随炉缓冷至(冷速约40℃／h)650℃后出炉空冷，退火硬度100～105HBS，可顺利地进行冷挤压成形。

) n. A! O; e) b

　　固体渗碳工艺：加热930℃×（6～8)h，渗后在850～870℃油淬，再进行200～220℃×2h的低温回火，热处理后表面硬度58～60HRC，心部硬度为27～29HRC，热处理变形微小。LJ钢渗碳速度快，渗层深度比20钢深一倍。

　　3.实际应用：LJ钢冷成形性与工业纯铁相近，用冷挤压法成形的模具型腔轮廓清晰、光洁、精度高。LJ钢主要用来替代10、20钢及工业纯铁等冷挤压成形的精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深，基体硬度高，不会出现型腔表面塌陷和内壁咬伤现象，使用效果良好。

# [% s( }8 q) K* O3 \% l 2 f4 ^9 w* w: S

　　(二)12CrNi3A钢

　　1.化学成分：12CrNi3A钢是传统的中淬透性合金渗碳钢，其成分见表3-4。该钢含碳量较低，加入镍、铬合金元素，以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性，尤其是镍，在产生固溶强化的同时，明显增加钢的塑韧性。与其它冷成形塑料模具钢相比，该钢的冷成形性属于中等。

( X" v0 J* f2 t, K! ^7 U

　　表3-4 12CrNi3A钢的化学成分(质量分数) (%)

* G& b% P% k. H' i! Y 0 D# t' I# y0 K

　　C Si Mn Cr Ni P、S

% B5 w( e4 A% b" S$ c5 C/ p 7 o U! f: p1 [) ~1 M6 q( n

　　0.09～0.16 0.17～0.37 0.30～0.60 0.60～0.90 2.75～3.25 ≤0.025

2 O0 c6 ~+ z' w8 d0 Y ` r$ G2 e6 g ; B8 G& F E" ^3 R

　　2.工艺性能：锻造加热温度为1200℃，始锻温度1150℃，终锻温度大于850℃，锻后缓冷，锻后必须软化退火。

: N! n/ V. X" P& V. Z7 V8 z

　　退火工艺：740～760℃加热，保温4～6h后以5～10℃／h的速度缓冷至600℃，再炉冷至室温，退火后的硬度＜160HBS，适于冷挤压成形。

7 Z" u3 ^% ?& Q2 Z6 f* O3 ?# I

　　正火工艺：870～900℃加热并保温3～4h后空冷，正火后硬度≤229HBS，切削加工性良好。

+ ^3 a7 G1 H/ ^7 @% m% ]: Z, L1 j 0 w( q' L5 z' Y7 Z

　　12CrNi3A钢采用气体渗碳工艺时，加热温度为900～920℃保温6～7h，可获得0.9～1.0mm的渗碳层，渗碳后预冷至800～850℃直接油淬或空冷，淬火后表层硬度可达56～62HRC，心部硬度为250～380HBS，变形微小。

　　3.实际应用：12CrNi3A钢主要用于冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具。也可用来制造大、中型切削加工成形的塑料模具，为了改善切削加工性，模坯须经正火处理。 【MechNet】

5 ^5 @4 B+ {$ W5 N$ Q8 T$ P. y$ M