渗碳型塑料模具用钢介绍

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　　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。

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　　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。

　　(一)0Cr4NiMoV(LJ)钢

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　　1.化学成分：表3-3是LJ钢的化学成分。

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　　表3-3 LJ钢的化学成分(质量分数)(%)

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　　C Mn Si Cr Ni Mo V

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

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　　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。

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　　2.工艺性能：LJ钢具有良好的锻造性能和热处理工艺性。

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　　锻造工艺：加热温度1230℃，始锻温度1200℃，终锻温度900℃。

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　　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。

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　　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。

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　　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。

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　　(二)12CrNi3A钢

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　　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。

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　　表3-4 12CrNi3A钢的化学成分(质量分数) (%)

　　C Si Mn Cr Ni P、S

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

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　　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。

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　　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。

　　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。

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　　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】