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1、第五章第五章 塑料模具材料塑料模具材料(cilio)(cilio)第一页，共71页。塑料模具材料(cilio)51塑料模具的工作条件、失效形式与性能要求塑料模具的工作条件、失效形式与性能要求52塑料模具材料塑料模具材料(cilio)的选用的选用5.2.1渗碳型塑料模具钢渗碳型塑料模具钢5.2.2调质型塑料模具钢调质型塑料模具钢5.2.3淬硬型塑料模具钢淬硬型塑料模具钢5.2.4预硬型塑料模具钢预硬型塑料模具钢5.2.5时效硬化型塑料模具钢时效硬化型塑料模具钢5.2.6耐蚀塑料模具钢耐蚀塑料模具钢5.2.7其它塑料模具材料其它塑料模具材料(cilio)53塑料模具钢的选用及热处理塑料模具钢的选用
2、及热处理第二页，共71页。塑料模具材料(cilio)随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工型加工(jigng)中中,模具的质量对产品质量的保证作用模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。是不言而喻的。塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的方向塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的方向发展发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模钢的性塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和能应根据塑
3、料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。表面质量的要求而定。第三页，共71页。塑料模具材料(cilio)5.1.1塑料模具的分类与工作塑料模具的分类与工作(gngzu)条件条件（1）塑料模具的分类）塑料模具的分类(fnli)按照塑料制品的原材料的性能和成型方法按照塑料制品的原材料的性能和成型方法，可以把塑，可以把塑料模具分为两大类：料模具分为两大类：热固性塑料模热固性塑料模热塑性塑料模：热塑性塑料模：按照成型方式的不同，可以把塑料模分为按照成型方式的不同，可以把塑料模分为：注射成型模；注射成型模；压缩成型模；压缩成型模；挤压成型模；挤压成型模；气动成型模。气动成型模。第四页，
4、共71页。塑料模具材料(cilio)（2）塑料模的工作）塑料模的工作(gngzu)条件条件热固性塑料热固性塑料(slio)压缩模：热固性塑料压缩模：热固性塑料(slio)压缩模的工作压缩模的工作温度一般为温度一般为160-250,工作时型腔承受的压力大，一般为工作时型腔承受的压力大，一般为160-200MPa,个别要达到个别要达到600MPa。工作时型腔面易磨损，并承受一定。工作时型腔面易磨损，并承受一定的冲击负荷和腐蚀作用。用这类模具压制各种胶木粉制作时，在的冲击负荷和腐蚀作用。用这类模具压制各种胶木粉制作时，在原材料中加入一定量的粉末填充剂，并在热压状态下成型，所以原材料中加入一定量的粉末
5、填充剂，并在热压状态下成型，所以热负荷和机械负荷都较大，而填充剂致使型腔磨损也较严重。热负荷和机械负荷都较大，而填充剂致使型腔磨损也较严重。第五页，共71页。塑料模具材料(cilio)热塑性塑料注射模：热塑性塑料注射模的工作温度在热塑性塑料注射模：热塑性塑料注射模的工作温度在180以下，承受的工作压力和磨损不像在压缩模那么严重，以下，承受的工作压力和磨损不像在压缩模那么严重，有些塑料在加热以后的熔融状态能分解出有些塑料在加热以后的熔融状态能分解出HCl和和HF气体，对气体，对模具型腔面有较大的腐蚀性。塑料在加热成型时一般不含固体模具型腔面有较大的腐蚀性。塑料在加热成型时一般不含固体填充料或含固
6、体填充料的很少，所以，注入型腔时对型腔磨损填充料或含固体填充料的很少，所以，注入型腔时对型腔磨损小。如果含有玻璃纤维填料，则大大加剧小。如果含有玻璃纤维填料，则大大加剧(jij)对流道和型腔对流道和型腔的磨损。的磨损。第六页，共71页。塑料模具材料(cilio)5.1.2塑料模具的失效塑料模具的失效(shxio)形形式式塑料模具的失效形式主要有磨损塑料模具的失效形式主要有磨损(m sn)(m sn)，腐蚀，变形和断，腐蚀，变形和断裂等。裂等。磨损磨损：热固性塑料对模具表面产生严重摩擦，结果导致模：热固性塑料对模具表面产生严重摩擦，结果导致模具表面拉毛，粗糙度变大而失去光泽，这会影响塑料制品的外
7、观具表面拉毛，粗糙度变大而失去光泽，这会影响塑料制品的外观质量。在此情况下，模具应定期卸下抛光，经过多次抛光后，型质量。在此情况下，模具应定期卸下抛光，经过多次抛光后，型腔尺寸将会超差而失效。腔尺寸将会超差而失效。特别是塑料中含有云母粉，硅砂，特别是塑料中含有云母粉，硅砂，玻璃纤维等固体有机填料时，会明显加剧型腔的磨损玻璃纤维等固体有机填料时，会明显加剧型腔的磨损，不，不仅会使型腔表面粗糙度值增加，也会使模具型腔尺寸变化。仅会使型腔表面粗糙度值增加，也会使模具型腔尺寸变化。第七页，共71页。塑料模具材料(cilio)腐蚀：塑料模受腐蚀后将会导致模具腐蚀：塑料模受腐蚀后将会导致模具(mj)表面表
8、面的腐蚀磨损，从而加剧其磨损效应。的腐蚀磨损，从而加剧其磨损效应。变形：模具在持续受热，受压条件下工作后，会发生局部塑性变变形：模具在持续受热，受压条件下工作后，会发生局部塑性变形而实效，例如：生产中常用的渗碳钢或碳素工具钢制胶木模，在形而实效，例如：生产中常用的渗碳钢或碳素工具钢制胶木模，在菱角处受负荷最大而产生塑性变形，出现表面起皱，凹陷，麻点甚菱角处受负荷最大而产生塑性变形，出现表面起皱，凹陷，麻点甚至至(shnzh)棱角塌歪等；或者分型面变形间隙扩大导致飞边增大棱角塌歪等；或者分型面变形间隙扩大导致飞边增大而使塑件报废。如果是小型模具在大吨位压力机上超载使用，更容而使塑件报废。如果是小
9、型模具在大吨位压力机上超载使用，更容易出现这种失效形式。易出现这种失效形式。第八页，共71页。塑料模具材料(cilio)断裂：塑料模多数形状复杂。存在许多凹角，薄边等。断裂：塑料模多数形状复杂。存在许多凹角，薄边等。这些部位易造成应力集中，当韧性不足时，就会导致开这些部位易造成应力集中，当韧性不足时，就会导致开裂。断裂的主要裂。断裂的主要(zhyo)原因是由于结构，温差而产生原因是由于结构，温差而产生的结构应力，热应力，或因回火不足，在使用温度下，的结构应力，热应力，或因回火不足，在使用温度下，残余奥氏体转变为马氏体，引起的局部体积膨胀，在模残余奥氏体转变为马氏体，引起的局部体积膨胀，在模具内
10、部产生的组合应力所致。具内部产生的组合应力所致。第九页，共71页。塑料模具材料(cilio)5.1.3对塑料模具材料对塑料模具材料(cilio)的性能要求的性能要求较高的耐热性：较高的耐热性：足够足够(zgu)的强度和的强度和硬度硬度良好的耐磨性良好的耐磨性良好的耐蚀性良好的耐蚀性良好的切削加工性良好的切削加工性良好的镜面抛光率良好的镜面抛光率良好的电加工性良好的电加工性良好的花纹图案光蚀性良好的花纹图案光蚀性第十页，共71页。塑料模具材料(cilio)塑料模具用钢的分类塑料模具用钢的分类(fnli)表表1 1 塑料模具用钢分类塑料模具用钢分类(fn(fn li)li)第十一页，共71页。塑料
11、模具材料(cilio)5.2.2渗碳渗碳(shntn)型塑料模具型塑料模具用钢用钢 渗碳型塑料模具用钢主要渗碳型塑料模具用钢主要(zhyo)用于冷挤压成型用于冷挤压成型的塑料模。的塑料模。为了便于冷挤压成型，这类钢在退火态需有高的塑性和低为了便于冷挤压成型，这类钢在退火态需有高的塑性和低的变形抗力，成型复杂型腔时，退火硬度要低于的变形抗力，成型复杂型腔时，退火硬度要低于100HBS，成，成型浅型腔时，其退火硬度要低于型浅型腔时，其退火硬度要低于160HBS。因此，对这类钢要求有低的或超低的含碳量，同时钢中加因此，对这类钢要求有低的或超低的含碳量，同时钢中加入能提高淬透性而固溶强化铁素体效果又小
12、的合金元素，如入能提高淬透性而固溶强化铁素体效果又小的合金元素，如Cr，Ni。为了提高耐磨性，这类钢在冷加压成型后一般都进行渗碳和。为了提高耐磨性，这类钢在冷加压成型后一般都进行渗碳和淬火处理，表面硬度可达淬火处理，表面硬度可达5862HRC。第十二页，共71页。塑料模具材料(cilio)10钢，钢，20钢是最简单，最便宜的渗碳钢，经渗碳后虽钢是最简单，最便宜的渗碳钢，经渗碳后虽然表面有高强度，高耐磨性，但因为淬透性差，心部强度然表面有高强度，高耐磨性，但因为淬透性差，心部强度低，故只适宜于承受载荷较小，要求不高的塑料模具。对低，故只适宜于承受载荷较小，要求不高的塑料模具。对于截面大，承受重载
13、荷的用渗碳钢制造的塑料模具，必须于截面大，承受重载荷的用渗碳钢制造的塑料模具，必须根据实际使用，采用不同级别根据实际使用，采用不同级别(jbi)的合金渗碳钢。的合金渗碳钢。常用的渗碳型塑料模具钢主要有常用的渗碳型塑料模具钢主要有20,20Cr，12CrNi3A和和12Cr2Ni4A钢，以及钢，以及(yj)国内最新研制的冷成型专用钢国内最新研制的冷成型专用钢0Cr4NiMoV（LJ），），LJ钢用于冷挤压塑料模具的专用钢钢用于冷挤压塑料模具的专用钢种。种。第十三页，共71页。塑料模具材料(cilio)该钢使用于制造中、小型塑料模具。为了提高模具型腔的该钢使用于制造中、小型塑料模具。为了提高模具型
14、腔的耐磨性，模具成型后一般需要进行渗碳耐磨性，模具成型后一般需要进行渗碳(shntn)处理，然后再处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命要求不很高的模具，磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命要求不很高的模具，也可以直接进行调质处理也可以直接进行调质处理表表220Cr钢的化学成分钢的化学成分/%第十四页，共71页。塑料模具材料(cilio)20Cr钢比相同含碳量的碳素钢的强度和淬透性都明显钢比相同含碳量的碳素钢的强度和淬透性都明显地高，油淬到半马氏体硬度的淬透性为地高，油淬到
15、半马氏体硬度的淬透性为2023mm。这种。这种钢淬火低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧钢淬火低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性良好，回火脆性不明显。该钢渗碳淬火表面强化性良好，回火脆性不明显。该钢渗碳淬火表面强化(qinghu)处理后，模具表面获得细针状的马氏体，硬度处理后，模具表面获得细针状的马氏体，硬度为为5862HRC；心部获得低碳马氏体组织，硬度在；心部获得低碳马氏体组织，硬度在3540HRC。渗碳时钢的晶粒有长大倾向，所以要求二次。渗碳时钢的晶粒有长大倾向，所以要求二次淬火以提高心部韧性，不宜降温淬火。淬火以提高心部韧性，不宜降温淬火。第十五页，共71页。塑料模
16、具材料(cilio)12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，含钢属于合金渗碳钢，含C量较低，且含量较低，且含Ni较多，有较多，有利的提高了该钢的韧性和淬透性，利的提高了该钢的韧性和淬透性，12CrNi3A比比12CrNi2A钢有更钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比高的淬透性，因此，可以用于制造比12CrNi2A钢截面稍大的零件，钢截面稍大的零件，适宜冷挤压成型。主要用于冷挤压成型的形状复杂的浅型腔塑料适宜冷挤压成型。主要用于冷挤压成型的形状复杂的浅型腔塑料模具和大，中型模具和大，中型(zhngxng)切削加工成型的塑料模具。切削加工成型的塑料模具。表表312CrNi3A钢的化学成分钢的化学成分/
17、%第十六页，共71页。塑料模具材料(cilio)该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性能，钢的低温韧性(rnxn)好，缺口敏感性小，切削加工性能好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，当硬度为良好，当硬度为HB260320时，相对切削加工性为时，相对切削加工性为60%70%。另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。为提高为提高(tgo)模具型腔的耐磨性，模具成
18、型后需要进行渗模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、中型塑料模具。但该钢有回火脆性倾向和形成白点的倾向。中型塑料模具。但该钢有回火脆性倾向和形成白点的倾向。第十七页，共71页。塑料模具材料(cilio)（3）0Cr4NiMoV（LJ）LJ钢是华中理工大学与大冶钢厂合作研制的一种冷挤压成钢是华中理工大学与大冶钢厂合作研制的一种冷挤压成型塑料模具钢。此钢有优良的退火软化能力，经常规退火
19、后，硬型塑料模具钢。此钢有优良的退火软化能力，经常规退火后，硬度度(yngd)能降至能降至HB100左右，具有很好的冷挤压成型能力。左右，具有很好的冷挤压成型能力。表表4LJ钢的化学成分钢的化学成分/%第十八页，共71页。塑料模具材料(cilio)LJ钢冷成型性与工业纯铁相近，用冷挤压的方式成型的模钢冷成型性与工业纯铁相近，用冷挤压的方式成型的模具型腔轮廓清晰，光洁，精度高。具型腔轮廓清晰，光洁，精度高。LJ钢具有良好的锻造性能和钢具有良好的锻造性能和热处理工艺性。退火硬度为热处理工艺性。退火硬度为100-105HBS，可顺利的进行冷挤压，可顺利的进行冷挤压成型，成型，LJ钢渗碳速度快，渗层深
20、度比钢渗碳速度快，渗层深度比20钢多高一倍。通过固体钢多高一倍。通过固体渗碳工艺，表面渗碳工艺，表面(biomin)硬度达硬度达5860HRC，心部硬度为，心部硬度为2729HRC，热处理变形微小。，热处理变形微小。LJ钢主要用来替代钢主要用来替代10钢，钢，20钢及工业纯铁等冷挤压成型的钢及工业纯铁等冷挤压成型的精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深，不会精密塑料模。由于渗碳淬硬层较深，不会(bhu)出现型腔表面出现型腔表面塌陷和内壁咬伤的现象，使用效果良好。塌陷和内壁咬伤的现象，使用效果良好。第十九页，共71页。塑料模具材料(cilio)6.2.3预硬型塑料预硬型塑料(slio)模具钢模具钢6.2
21、.3 预硬型塑料预硬型塑料(slio)模具钢模具钢5.2.3预硬型塑料模具钢预硬型塑料模具钢所谓预硬型塑料模具钢就是供应时已预先进行了热处理，所谓预硬型塑料模具钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度，该硬度变化范围较大，较低硬并使之达到模具使用态硬度，该硬度变化范围较大，较低硬度为度为2535HRC，较高硬度为，较高硬度为4050HRC，在这些硬度条件，在这些硬度条件下把模具加工成型后，不再进行热处理而直接使用，避免由于下把模具加工成型后，不再进行热处理而直接使用，避免由于热处理而引起的模具变形和开裂，从而保证了模具的制造精度。热处理而引起的模具变形和开裂，从而保证了模具的制
22、造精度。第二十页，共71页。塑料模具材料(cilio)我国近年研究的预硬型塑料模具钢，大多数是以中碳钢我国近年研究的预硬型塑料模具钢，大多数是以中碳钢为基础，加入适量的为基础，加入适量的Cr，Mn，Ni，Mo，V等合金元素制成。等合金元素制成。为了为了(wile)解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过向钢种加入向钢种加入S，Ca，Pb，Se等元素，以改善切削加工性能，等元素，以改善切削加工性能，从而制得易切削预硬钢，它们可使模具在较高硬度下顺利完从而制得易切削预硬钢，它们可使模具在较高硬度下顺利完成车，钻，铣，镗，磨等加工过程。有些预硬钢可以在模具
23、成车，钻，铣，镗，磨等加工过程。有些预硬钢可以在模具成型后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模成型后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。具的表面硬度和耐磨性显著提高。第二十一页，共71页。塑料模具材料(cilio)常用常用(chnyn)的预硬型的塑料模具钢可以分为两类：一的预硬型的塑料模具钢可以分为两类：一类是结合塑料模具要求单独开发的钢种，如类是结合塑料模具要求单独开发的钢种，如3Cr2Mo(美国美国)，3Cr2MnNiMo（瑞典）钢等；另一类是借用合金结构钢和一些（瑞典）钢等；另一类是借用合金结构钢和一些热作模具钢的成熟钢号，如热作模具钢的
24、成熟钢号，如40Cr，42CrMo，3CrMnSiNi2A，5CrNiMo，5CrMnMo，4Cr5MoSiV1,4Cr5MoSiV等。等。第二十二页，共71页。塑料模具材料(cilio)3Cr2Mo(P20)系列系列(xli)钢中的主要钢种及化学成分见表钢中的主要钢种及化学成分见表5，由表可见，该系列，由表可见，该系列(xli)钢属于中碳合金钢。钢属于中碳合金钢。表表5部分部分3Cr2Mo系列系列(xli)钢的成分钢的成分第二十三页，共71页。塑料模具材料(cilio)3Cr2Mo钢钢该钢与美国通用型塑料模具钢该钢与美国通用型塑料模具钢P20是同一类型钢。生是同一类型钢。生产中多采用电炉熔炼
25、，真空除气和特殊脱氧处理，因此，产中多采用电炉熔炼，真空除气和特殊脱氧处理，因此，钢的纯净度较高。不仅镜面抛光性比较好，而且力学性钢的纯净度较高。不仅镜面抛光性比较好，而且力学性能均匀。该钢含能均匀。该钢含Cr，Mo量较高，故淬透性好，通常采量较高，故淬透性好，通常采用调质预硬处理，预硬硬度为用调质预硬处理，预硬硬度为3036HRC。为了增加。为了增加(zngji)表面耐磨性，可以在成型加工后进行表面处表面耐磨性，可以在成型加工后进行表面处理，如镀理，如镀Cr，渗碳处理等。，渗碳处理等。该钢主要用于中，小型该钢主要用于中，小型(xioxng)或大型复杂，精密塑料或大型复杂，精密塑料模。模。第二
26、十四页，共71页。塑料模具材料(cilio)3Cr2NiMo(P4410)该钢是该钢是P20的改进型，即在的改进型，即在3Cr2Mo钢的基础上添加质量分数钢的基础上添加质量分数为为1.8%1.2%的的Ni，由于，由于Ni的作用，该钢具有更高的淬透性，强韧的作用，该钢具有更高的淬透性，强韧性和抗蚀性。该钢采用真空脱气，钢包喷粉精炼性和抗蚀性。该钢采用真空脱气，钢包喷粉精炼(jnglin)。钢锭。钢锭经水压机经水压机后进行粗加工，再经超声波探伤后进行调质热处理。因后进行粗加工，再经超声波探伤后进行调质热处理。因此，该钢纯净度高，组织致密，镜面抛光性好，表面粗糙度此，该钢纯净度高，组织致密，镜面抛光
27、性好，表面粗糙度Ra值值达。该钢调质预硬化处理硬度为达。该钢调质预硬化处理硬度为3236HRC，具有良好的车，铣，具有良好的车，铣，磨等加工性能。磨等加工性能。第二十五页，共71页。塑料模具材料(cilio)可采用局部淬火的方法：采用火焰对局部表面加热至可采用局部淬火的方法：采用火焰对局部表面加热至800825，然后空冷或用压缩空气冷却，使局部表面淬硬至，然后空冷或用压缩空气冷却，使局部表面淬硬至5662HRC，以增加，以增加(zngji)模具的使用寿命。该钢的焊接性良模具的使用寿命。该钢的焊接性良好，模具局部损坏可用补焊法修补。好，模具局部损坏可用补焊法修补。PP4410镀镀Cr后。镀层与基
28、体金属结合良好，表面硬度可后。镀层与基体金属结合良好，表面硬度可达达1000HV，可显著提高模具的耐磨性和耐蚀性。，可显著提高模具的耐磨性和耐蚀性。该钢主要用于优质预硬型截面该钢主要用于优质预硬型截面(jimin)厚度厚度250mm的塑料的塑料制品，如电视机外壳，洗衣机面板等。制品，如电视机外壳，洗衣机面板等。第二十六页，共71页。塑料模具材料(cilio)5CrMnNiMoVSCa钢的化学成分钢的化学成分w/%该钢属于该钢属于S，Ca复合系易切削预硬化模具钢，其复合系易切削预硬化模具钢，其Wc为，为，合金元素总质量分数小于合金元素总质量分数小于4%。该钢采用喷射冶金技术，从而。该钢采用喷射冶
29、金技术，从而消除了硫化物分布不均导致的有害影响，有效地提高了该钢消除了硫化物分布不均导致的有害影响，有效地提高了该钢的韧性，均匀性和等方向性。研究的韧性，均匀性和等方向性。研究(ynji)表明，硫化物夹杂表明，硫化物夹杂不影响钢的镜面抛光性，因此该钢不仅具有良好的切削加工不影响钢的镜面抛光性，因此该钢不仅具有良好的切削加工性，而且镜面抛光性也好，蚀刻花纹图案清晰逼真，并在使性，而且镜面抛光性也好，蚀刻花纹图案清晰逼真，并在使用中又较强的保持模具镜面的能力。用中又较强的保持模具镜面的能力。表表76CrMnNiMoVSCa钢的化学成分钢的化学成分w/%第二十七页，共71页。塑料模具材料(cilio
30、)5NiSCa钢预硬化处理后的硬度为钢预硬化处理后的硬度为3545HRC，在次，在次预硬状态下可顺利进行各种机械加工，镜面抛光后表面预硬状态下可顺利进行各种机械加工，镜面抛光后表面粗糙度粗糙度Ra值可达到。抛光后的模具，置于大气中容易锈值可达到。抛光后的模具，置于大气中容易锈蚀蚀(xish)氧化，应及时镀氧化，应及时镀Cr或渗氮处理，既保护型腔表或渗氮处理，既保护型腔表面，又增加表面硬度和耐磨性。面，又增加表面硬度和耐磨性。5NiSCa钢可用于制作型腔复杂，精密的大，中，小型注射模，橡钢可用于制作型腔复杂，精密的大，中，小型注射模，橡胶模和胶木模。模具质量和寿命超过胶模和胶木模。模具质量和寿命
31、超过P20系列钢，接近系列钢，接近(jijn)进口模进口模具的先进水平，如具的先进水平，如5NiSCa钢制的透明窗模具，预硬硬度为钢制的透明窗模具，预硬硬度为40HRC，表面粗糙度与进口表面粗糙度与进口P20相同，寿命相同，寿命50万件，进口万件，进口P20同类模具寿命仅为同类模具寿命仅为20万件。又如：万件。又如：5NiSCa制的磁带内盒模具，预硬硬度为制的磁带内盒模具，预硬硬度为4045HRC，平均寿命平均寿命200万件，同样超过进口的同类模具。万件，同样超过进口的同类模具。第二十八页，共71页。塑料模具材料(cilio)（3）8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢）钢表表88Cr2MnW
32、MoVS钢的化学成分钢的化学成分w/%该钢具有高碳多元合金化的成分特点，加入该钢具有高碳多元合金化的成分特点，加入S获得易切获得易切削的性能。它经削的性能。它经860900空淬，空淬，160250回火处于高硬状回火处于高硬状态，可用作薄板精密件冷冲裁模；它经调质硬态处理，可用态，可用作薄板精密件冷冲裁模；它经调质硬态处理，可用于多种塑料模具。由于淬透性好，空冷淬透直径达于多种塑料模具。由于淬透性好，空冷淬透直径达100mm以以上，空淬硬度为上，空淬硬度为61.562HRC，热处理变形，热处理变形(binxng)小，并小，并具有良好的强韧性和高的耐磨性。具有良好的强韧性和高的耐磨性。第二十九页，
33、共71页。塑料模具材料(cilio)8Cr2S的预硬处理工艺一般为的预硬处理工艺一般为860880空淬，空淬，550620回火二次，回火二次，每次每次2h,的硬度为的硬度为4448HRC，经此调质预处理后，可用高速钢或，经此调质预处理后，可用高速钢或硬质刀具硬质刀具(doj)进行车，刨，铣，镗，钻，攻丝等常规加工，其进行车，刨，铣，镗，钻，攻丝等常规加工，其切削加工性能与退火切削加工性能与退火T10A钢（钢（200HBS）相当。该钢经电渣重溶，）相当。该钢经电渣重溶，材质均匀，组织细密，纯净度高，其磨削和抛光加工性能良好。材质均匀，组织细密，纯净度高，其磨削和抛光加工性能良好。采用相同的研磨加
34、工，其表面粗糙度比一般合金工具钢低。采用相同的研磨加工，其表面粗糙度比一般合金工具钢低。8Cr2S钢作为预硬度钢适宜钢作为预硬度钢适宜(shy)于制作各种类型的塑料于制作各种类型的塑料模，胶木模，陶土磁料模以及印刷线路板冲孔模，使用寿命模，胶木模，陶土磁料模以及印刷线路板冲孔模，使用寿命较一般的合金工具钢高较一般的合金工具钢高23倍。倍。第三十页，共71页。塑料模具材料(cilio)（4）Y55CrNiMnMoV(SM1)及及Y20CrNi3AlMnMo（SM2）这两种钢都是加这两种钢都是加S的易切削塑料的易切削塑料(slio)模具钢，均为模具钢，均为预硬态供应，预硬度为预硬态供应，预硬度为3
35、540HRC，其中，其中SM2钢淬回火钢淬回火硬度略低于硬度略低于SM1钢。钢。这两种易切削效果明显，性能这两种易切削效果明显，性能(xngnng)稳定，综合性稳定，综合性能能(xngnng)明显优于明显优于45钢，使用寿命长，均可用来制造各钢，使用寿命长，均可用来制造各类塑料模具以及胶木线路板冲孔模，精冲模导向板等，使用类塑料模具以及胶木线路板冲孔模，精冲模导向板等，使用效果显著，部分模具的使用寿命见表效果显著，部分模具的使用寿命见表9第三十一页，共71页。塑料模具材料(cilio)表表9 部分部分(b fen)模具使用寿命模具使用寿命第三十二页，共71页。塑料模具材料(cilio)5.2.
36、4淬硬性淬硬性(yngxng)塑料模具塑料模具钢钢 对于负荷较大的热固性塑料模和注射模，除了型腔表面对于负荷较大的热固性塑料模和注射模，除了型腔表面应有高耐磨性之外，还要求模具基体既有较高的强度，硬度应有高耐磨性之外，还要求模具基体既有较高的强度，硬度(yngd)(yngd)和韧性，以避免或减少模具在使用中产生塌陷，变和韧性，以避免或减少模具在使用中产生塌陷，变形和开裂现象。这类模具可选用淬硬型塑料模具用钢来制造。形和开裂现象。这类模具可选用淬硬型塑料模具用钢来制造。第三十三页，共71页。塑料模具材料(cilio)常用常用(chnyn)的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如的淬硬型塑料模具钢有：
37、碳素工具钢（如T7A，T10A）,低合金冷作模具钢（如低合金冷作模具钢（如9SiCr，9Mn2V,CrWMn，GCr15,7CrSiMnMoV钢等），钢等），Cr12型钢（如型钢（如Cr12MnV钢），钢），高速钢（如高速钢（如W6Mo5Cr4V2钢），基体钢和某些热作模具钢等。钢），基体钢和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处理一般是淬火加低温回火（少数采用中温回这些钢的最终热处理一般是淬火加低温回火（少数采用中温回火和高温回火），热处理硬度通常在火和高温回火），热处理硬度通常在4550HRC以上。以上。第三十四页，共71页。塑料模具材料(cilio)碳素工具钢仅适用于制作尺寸不大，受力较小，
38、形状简碳素工具钢仅适用于制作尺寸不大，受力较小，形状简单以及防变形要求不高的塑料模，利用其淬透性低的特点来单以及防变形要求不高的塑料模，利用其淬透性低的特点来制作要求表面制作要求表面(biomin)耐磨而心部有一定韧性的凹模是十耐磨而心部有一定韧性的凹模是十分适宜的；分适宜的；低合金冷作模具钢主要用于制作尺寸较大，形状较复杂低合金冷作模具钢主要用于制作尺寸较大，形状较复杂的精度较高的塑料模；的精度较高的塑料模；Cr12MoV钢适宜制作要求高耐磨的大型，复杂和精密的钢适宜制作要求高耐磨的大型，复杂和精密的塑料模；塑料模；W6Mo5Cr4V2钢适于制作要求强度高和耐磨性好的塑料钢适于制作要求强度高
39、和耐磨性好的塑料模；热作模具钢适合于制作有较高强韧性和一定耐磨性要求模；热作模具钢适合于制作有较高强韧性和一定耐磨性要求的塑料模。的塑料模。第三十五页，共71页。塑料模具材料(cilio)另外，另外，GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬性塑料钢也是近年新推广使用的一种淬硬性塑料模具钢，由于该钢强韧性模具钢，由于该钢强韧性(rnxn)高，淬透性和耐磨性高，淬透性和耐磨性好，淬火变形小，成本低，用此钢取代好，淬火变形小，成本低，用此钢取代Cr12MoV钢或基钢或基体钢制作大型，高耐磨，高精度塑料模，不仅降低了成体钢制作大型，高耐磨，高精度塑料模，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。本，而且提高
40、了模具的使用寿命。第三十六页，共71页。塑料模具材料(cilio)5.2.5时效时效(shxio)型塑料模具钢型塑料模具钢 时效硬化型塑料模具用钢的共同特点是碳含量低、合金度较高，经高温(gown)淬火(固溶处理)后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。采用此类钢制造塑料模具时，可在固溶处理后进行模具的机械成型加工，然后通过时效处理，使模具获得使用状态的强度和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。时效型塑料模具钢可分为时效型塑料模具钢可分为马氏体时效钢马氏体时效钢和和析出硬析出硬化型时效钢化型时效钢，下面分别作说明，下面分别作说明:第三十七页，共71页。塑料模具材料(cilio
41、)时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或时效处理：指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持其性能，铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理加热到较高温度，并较短时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工工艺，称为人工(rngng)时效处理，若将工件放置在室时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。然时效处理。时效处理
42、的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。寸，改善机械性能等。第三十八页，共71页。塑料模具材料(cilio)介介绍绍几种几种时时效硬化型塑料模具用效硬化型塑料模具用钢钢:25CrNi3MoAl钢钢;18Ni类钢类钢;06Ni6CrMoVTiAl（06Ni）钢钢;10Ni3MnCuAlMoS（PMS）镜镜面面(jnmin)塑料模具塑料模具钢钢;Y20CrNi3AlMnMo（SM2）钢钢;第三十九页，共71页。塑料模具材料(cilio)该钢相当于日本的该钢相当于日本的MASI钢，属于低碳马氏体时钢，属于低碳马氏体时效钢，经固溶处理效钢
43、，经固溶处理(chl)-时效后，具有很高的强时效后，具有很高的强度和韧性，又有良好的耐蚀型，而且时效变形小，度和韧性，又有良好的耐蚀型，而且时效变形小，主要用来制作高精度，超镜面，型腔复杂，大截面，主要用来制作高精度，超镜面，型腔复杂，大截面，大批生产的塑料模具。但这类钢含大批生产的塑料模具。但这类钢含Ni量高，价格昂量高，价格昂贵，应用受到限制。贵，应用受到限制。（1）18Ni类钢类钢第四十页，共71页。塑料模具材料(cilio)（2）25CrNi3MoAl该钢是国内研制的一种低该钢是国内研制的一种低Ni时效时效(shxio)钢，适用制作钢，适用制作各种塑料模具。各种塑料模具。用于制作高精密
44、塑料模具时，热处理工艺与一般用于制作高精密塑料模具时，热处理工艺与一般精密塑料模具相同，但为了进一步减小时效变形精密塑料模具相同，但为了进一步减小时效变形(binxng)，在模具的半加工后，应进行去应力回火，在模具的半加工后，应进行去应力回火，即加热到即加热到650保温保温1h，以消除粗加工，半精加工中，以消除粗加工，半精加工中产生的应力，然后再进行精加工，经此处理后，时效产生的应力，然后再进行精加工，经此处理后，时效变形变形(binxng)率为率为-0.01%0.02%。第四十一页，共71页。塑料模具材料(cilio)该钢不仅镜面该钢不仅镜面(jnmin)加工性良好，图案蚀刻性能加工性良好，
45、图案蚀刻性能优良，光刻图案清晰均匀，而且，渗氮工艺性良好，渗氮优良，光刻图案清晰均匀，而且，渗氮工艺性良好，渗氮后表面可达后表面可达1100HV以上的硬度。以上的硬度。该钢还可以该钢还可以(ky)用于制造冷挤压型腔的塑料成型用于制造冷挤压型腔的塑料成型模。冷挤压成型是在模具毛坯经淬火高温回火软化处理模。冷挤压成型是在模具毛坯经淬火高温回火软化处理后进行的。冷加压型腔成型后，应进行真空时效处理或后进行的。冷加压型腔成型后，应进行真空时效处理或渗氮处理。渗氮处理。第四十二页，共71页。塑料模具材料(cilio)（3）06Ni6CrMoVTiAl（06Ni）钢）钢此钢属于低此钢属于低Ni马氏体时效钢
46、，价格比马氏体时效钢，价格比18Ni类钢低类钢低得多，该钢突出的优点是热处理得多，该钢突出的优点是热处理(chl)变形小，时效变形小，时效处理处理(chl)后的变形率仅为后的变形率仅为0.020.05%，这是高碳钢，这是高碳钢和易切削所不及的。和易切削所不及的。固溶处理后硬度为固溶处理后硬度为2528HRC。在此硬度值下，切削加工性。在此硬度值下，切削加工性能和抛光性能都很好，经机械加工成型及钳工修理和抛光后进能和抛光性能都很好，经机械加工成型及钳工修理和抛光后进行时效处理，时效后的硬度为行时效处理，时效后的硬度为4348HRC，变形率，变形率0.05%，并，并且具有良好且具有良好(lingh
47、o)的综合力学性能和一定的耐蚀性能，以的综合力学性能和一定的耐蚀性能，以及良好及良好(lingho)的渗的渗N，镀，镀Cr，焊接工艺性。，焊接工艺性。第四十三页，共71页。塑料模具材料(cilio)该钢适用于制造精度比较高又必须淬硬（该钢适用于制造精度比较高又必须淬硬（40HRC）的精密塑料模，比用调质钢和碳素工具钢可提高寿命的精密塑料模，比用调质钢和碳素工具钢可提高寿命2倍以倍以上，例如上，例如(lr)，制作的磁带盒模具，其平均寿命可达，制作的磁带盒模具，其平均寿命可达110万次以上。万次以上。第四十四页，共71页。塑料模具材料(cilio)（4）10Ni3CuAlMoS（PMS）钢）钢PM
48、S钢是一种钢是一种(yzhn)新型的新型的Ni-Cu-Al系失效硬化型塑系失效硬化型塑料模具钢，因镜面加工性能好，也被称为镜面塑料模具钢。料模具钢，因镜面加工性能好，也被称为镜面塑料模具钢。此钢热处理后获得贝氏体和马氏体双相组织，具有良好的综此钢热处理后获得贝氏体和马氏体双相组织，具有良好的综合力学性能，淬透性高，热处理变形小，切削加工性能良好，合力学性能，淬透性高，热处理变形小，切削加工性能良好，可作镜面抛光，适用于制造有镜面要求和精细花纹图案蚀刻可作镜面抛光，适用于制造有镜面要求和精细花纹图案蚀刻性能要求的透明塑料和其他各种热塑料的成型模具。渗性能要求的透明塑料和其他各种热塑料的成型模具。
49、渗N处处理后还可用于制造添加无机纤维的增强工程塑料制品成型模理后还可用于制造添加无机纤维的增强工程塑料制品成型模具。具。第四十五页，共71页。塑料模具材料(cilio)PMS钢具有良好的锻造性能，锻造温度范围为钢具有良好的锻造性能，锻造温度范围为8501150。固溶处理温度为固溶处理温度为840900，空冷至室温后硬度为，空冷至室温后硬度为3035HRC。经经650高温回火后硬度可降至高温回火后硬度可降至25HRC左右，此时，钢材有极左右，此时，钢材有极好的塑性，可进行高精度型腔的挤压好的塑性，可进行高精度型腔的挤压(jy)成型。再经时效处成型。再经时效处理后仍能获得较高的强度和理后仍能获得较
50、高的强度和4043HRC的硬度。的硬度。PMS钢中含有合金元素钢中含有合金元素Al，Al有有N有极好的化合能力，因此有极好的化合能力，因此PMS钢的渗氮能力强，并且失效温度和渗氮温度极为接近，在渗钢的渗氮能力强，并且失效温度和渗氮温度极为接近，在渗氮处理氮处理(chl)的同时也可以进行时效锤炼。渗氮后使模具的表面的同时也可以进行时效锤炼。渗氮后使模具的表面硬度再次提高，因而增强了其耐磨性和抗黏着性。硬度再次提高，因而增强了其耐磨性和抗黏着性。PMS钢还具有良好的焊接性钢还具有良好的焊接性，可对损坏的模具进行补焊修复，可对损坏的模具进行补焊修复.第四十六页，共71页。塑料模具材料(cilio)（