塑料模具鋼的特性有哪些？

塑料模具鋼的特性有哪些？

   塑料制品在工業(yè)及日常生活中得到了廣泛應(yīng)用，塑料模具已向精密化、大型化和多型腔化的方向發(fā)展，對(duì)塑料模具鋼的性能要求越來(lái)越高，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有獨(dú)立的塑料模具鋼種系列。塑料模具鋼的性能應(yīng)根據(jù)塑料種類(lèi)、制品用途、成型方法和生產(chǎn)批量大小而定。一般要求熱處理工藝簡(jiǎn)便，熱處理變形小或者不變形，預(yù)硬狀態(tài)的切削加工性能好，鏡面拋光性能和圖案蝕刻性能優(yōu)良，表面粗糙度低，使用壽命長(zhǎng)。

① 切削加工性能 對(duì)于大型、復(fù)雜和精密的擠壓和注射模具，通常預(yù)硬化到28-35HRC之間，再進(jìn)行切削和磨削加工至所要求的尺寸和精度后，直接投入使用，從而避免了熱處理變形、氧化和脫碳的缺陷。加入易切削元素S、Co和稀土，用以改善硬鋼的切削加工性能。

② 鏡面加工性能 激光盤(pán)和塑料透鏡等塑料制品的表面粗糙度要求很高，主要由模具型腔的粗糙度來(lái)保證，一般模具型腔的粗糙度要比塑料制品的高一級(jí)。模具鋼的鏡面加工性能與鋼的純潔度、組織、硬度和鏡面加工技術(shù)有關(guān)。硬度高、顯微組織細(xì)小而均勻、非金屬夾雜少，均有利于提高鏡面拋光性。鏡面拋光性要求高的塑料模具鋼常采用真空熔煉或真空除氣。

③ 圖案蝕刻性能 某些塑料制品表面要求呈現(xiàn)清晰而豐滿的圖案花紋，還有皮革工業(yè)中的大型皮紋壓花版，都要求模具鋼有良好的圖案光刻性能，圖案光刻性能對(duì)材質(zhì)的要求與鏡面拋光性能相似，鋼的純潔訂要高，組織要致密，硬度要高。

④ 耐蝕性能 含氯和氟的樹(shù)脂以及在ABS樹(shù)脂中添加抗燃劑時(shí)，在成型過(guò)程中將釋放出有腐蝕性的氣體。對(duì)于這類(lèi)塑料模具要選用耐蝕塑料模具鋼或表面鍍鉻或采用鎳磷非晶態(tài)表面涂層。

除上述特殊性能要求外，還要求塑料模具鋼具有好的耐磨性和補(bǔ)焊性能。

2.新型塑料模具鋼的種類(lèi)和特性

目前，我國(guó)尚未形成獨(dú)立的塑料模具鋼系列，用鋼水平不高，多沿用一些傳統(tǒng)鋼種，常用的有45、40Cr、T10A、38CrMoA1、5CrNiMo、4Cr5MoV1Si、CrWMn和Cr12MoV等。為避免模具熱處理變形，不得不使用退火、正火態(tài)45鋼或40Cr.這種模具硬度低，不耐磨損，表面粗糙度大，影響制品外觀質(zhì)量，對(duì)于型腔復(fù)雜、硬度要求高的模具，采用合金鋼CrWMn、Cr12MoV制造，其熱處理變形難于控制而達(dá)不到要求。近年來(lái)我國(guó)相繼引進(jìn)一些國(guó)外通用塑料模具鋼種并自行研制了許多新型塑料模具鋼，其化學(xué)成分見(jiàn)表，根據(jù)化學(xué)成分和特殊性能，這些鋼種可分為預(yù)硬質(zhì)型、預(yù)硬易切削型、時(shí)效硬化型和冷擠壓成型型等四種類(lèi)型。

① 預(yù)硬調(diào)質(zhì)型 屬于這類(lèi)鋼種的有P20、718(瑞典）和H13鋼。718鋼可視為P20鋼的改良型，H13鋼是典型熱作模具鋼。這些鋼的含碳量為0.30%-0.50%，屬Cr-Mo系調(diào)質(zhì)鋼。通過(guò)添加Ni、Mn、V和Si合金元素，進(jìn)一步提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，使在大截面上保持組織和性能的一致性。這些鋼大都在鋼廠進(jìn)行充分鍛打制成模塊，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理至要求的硬度30HRC左右，供給用戶直接制模，不需要再熱處理，因而完全避免了熱處理變形，這類(lèi)鋼廣泛用于制造大、中玵精密注塑模。

② 預(yù)硬易切削形 屬于此類(lèi)型鋼的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。與預(yù)硬調(diào)質(zhì)鋼相比，其碳含量提高了，并加入了一定量易切削元素S或S-Ca,改善切削性能，單一S系鋼，在低、中速切削條件下具有良好的切削性能。由于鋼中MnS在熱變形后會(huì)沿變形方向伸長(zhǎng)，增加了鋼的各向異性，使鋼的橫向塑性和韌性顯著降低。采用S-Ca復(fù)合系和噴射冶金技術(shù)，可以改善鋼中MnS的形態(tài)和分布，從而改善鋼的等向性能。因此提高鋼中含碳量和調(diào)質(zhì)硬度為36-45HRC時(shí)，用戶不需再熱處理，可直接制造模具，仍能順利進(jìn)行切削加工，且降低了模具表面粗糙度，提高了耐磨性能，這類(lèi)預(yù)硬易切削塑料模具鋼適用于大、中型注塑模的制造。

③ 時(shí)效硬化型 屬于此類(lèi)鋼的有25CrNi3MoA1\PMS\SM2和06CrNi6MoVTiA1鋼等。其中PMS鋼具有優(yōu)異的鏡面拋光性能。這類(lèi)鋼屬于低碳、低鎳時(shí)效硬化型。經(jīng)高溫奧氏體固溶處理得低碳板條馬氏體，其硬度約為50HRC，為了切削加工，需經(jīng)高溫回火，得回火索氏體，硬度降低為24HRC，加工好模具型腔后，在500-540℃時(shí)效處理過(guò)程中，析出NiA1合金相，從而使基體硬度回升至40HRC.這種時(shí)效處理的變形量很小，可以控制在萬(wàn)分之五以下，這類(lèi)鋼很適于制作高精度塑料模，還可在軟化處理至低厚度后，用作冷擠成型法制造復(fù)雜型腔模具。

④ 冷擠壓成型型 屬于此類(lèi)鋼的只有LJ和8416兩個(gè)鋼號(hào)。后者是引進(jìn)瑞典的鋼號(hào)。鋼中含碳量很低，這類(lèi)鋼具有優(yōu)異的冷擠壓成型性和熱處理工藝性能。鋼中添加少量多元合金元素用以提高鋼的淬透性而使固溶體強(qiáng)化效果較弱。經(jīng)退火后，其硬度很低，一般≤130HBS，使鋼具有良好的冷擠壓成型模性能。制成模具后進(jìn)行高濃度滲碳，并進(jìn)行淬火和回火處理，使模具表面層硬度高、耐磨損，而心部仍保持良好的強(qiáng)韌性能。這種方法適用于需要重復(fù)制造型腔或淺型腔的塑料模具，可以降低成本，提高生產(chǎn)率。