对塑料模具钢的要求及热处理范文

对塑料模具钢的要求及热处理

☆耐腐蚀、硬度高、易切削加工、高镜面性。

钢的热处理：

1.予硬化型塑料模具钢的热处理：

⑴.我国的3Cr2Mo：相当美国的P20，瑞典（ASSAB）的618，德国的40CrMnMo7，日本（日立）的

HPM2。

荐的规范为淬火—840~8800C，油冷，

回火—600~6500C，空冷，

硬度—28~33HRC。

⑵.美国（AISI、SAE）推荐的P20钢渗碳后的热处理工艺：

淬火—820~8700C，

回火—150~2600C，空冷，

硬度—58~64HRC（渗碳层表面硬度）。

⑶.德国40CrMnNiMo钢（DIN2738，相当于P20＋Ni或SM3Cr2NiMo）的热处理特性：淬透性比

SM3Cr2Mo更高，保证钢在较大截面上力学性能

均匀，宜做大截面（＞400mm）的塑料模具。钢的冶金质量、加工性优良。抛光性

和电蚀刻性亦好。

供应硬度：280~325HBS

退火工艺：加热温度710~740 0C，炉冷。硬度≤265HBS。

淬火：奥氏体化温度840~8700C，必须予热，予热温度约6500C。形状复杂、尺寸厚薄不均者最好二次予热，第一次约4000C予热，保温时间按0.5~1.0min/mm计算。经予热后的淬火保

温时间按0.5min/mm计算。为使合金元素充分溶入奥氏体，保温时间应足够。

冷却：油冷或180~2200C热浴分级淬火，以热浴为好。热浴冷却保温时间以模具整个截面温度均匀为度，然后出炉空冷到800C左右立即回火。

2小时，空冷。

渗氮：可提高耐热疲劳强度，降低摩擦系数（抗咬合），延长模具使用寿命。以离子渗氮或气体渗氮为宜（干净）。有效渗氮层深度以0.2~0.3mm为宜。硬度550~800HV，渗氮后不宜研

磨，以免渗氮层磨掉。

焊接：焊接时须予热至400~5000C后，进行焊接。焊接后及时消除应力退火，工艺为600~6500C，充分保温后炉冷。

镀铬：该钢可以镀铬，镀铬后应立即进行去氢退火。去氢退火工艺：加热温度180~2000C，保温时间2~4小时。

2.易切削予硬化型塑料模具钢的热处理。

⑴.8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢，是含硫易切削钢，当热处理到硬度40~42HRC时，其切削加工性良

好，综合力学性能亦好，可研磨抛光到Ra0.025μm该钢有良好的光刻浸蚀性能。

退火：800±100C，保温2~4小时，降温到700~7200C等温，保温4~6小时，炉冷，硬度≤229HBS。

淬火：880~9200C，空冷，硬度63HRC。

淬火加热时间，盐浴炉1.5~2.0min/mm；气体介质炉2.0~2.5min/mm。

仍具有良好的加工性，良好的镜面抛光性能，抛光可达Ra0.040μm，补焊性能好。

退火：760~7800C，保温2小时，670~6900C保温6~8小时，炉冷到≤5300C出炉空冷，硬度217~220HBS。

淬火：860~9200C，油冷或空冷（小零件），σb≥2100Mpa，硬度≥58HRC。经淬火和不同温度回火

4.渗碳型塑料模具钢的热处理。

受冲击大的塑料模具零件，要求表面硬而中心韧，通常采用渗碳钢制造。一般渗碳零件可以采用结构钢类的合金渗碳钢，其热处理工艺与结构零件基本相同。对于表面质量要求很高的塑料模具成形零件，宜采用专门用钢，如SM3Cr2Mo钢。

塑料模具渗碳零件的一般技术要求：

⑴.有效渗碳层深度。压制含有矿物填料的塑料制品时，层深取1.3~1.5mm；压制软性塑料的零件，

取0.8~1.2mm；有锐边尖角的模具零件，取0.2~0.6mm；

⑵.渗碳层的碳浓度，比一般结构零件的碳浓度要低，控制在共析成分为佳，取0.7~0.9%；

⑶.渗碳层的碳化物，应均匀细小，不允许有网络状或链状及粗大的碳化物；

⑷.无晶内氧化、过量的残余奥氏体以及其他组织缺陷。

以冷挤压的方法制造塑料模具零件，应采用低碳渗碳型钢种。典型的钢种有美国P系列的塑料模具钢（同类型的有德国的X6CrMo5；日本的CH系列钢，CH有日本厂商牌号）。P1钢是非合金渗碳型塑料模具钢P2~P6是合金钢。渗碳温度取900~9300C，淬火温度由于合金元素不同而有差异。P1钢为790~8000C，水或盐水冷；P2钢取830~8450C，油冷；P3钢取800~8300C，油冷；P4钢取970~9950C，空冷；P5钢取845~8700C，空冷；P6钢取790~8150C，油冷；回火温度，P1、P2、P3、P6钢取175~2600C；

P4、P5钢取175~4800C。渗碳淬火回火后的表面硬度均取58~64HRC。P20钢也宜渗碳，渗碳温度870~9000C，淬火温度815~8700C，油冷；回火温度175~2600C，表面硬度58~64HRC；回火温度取480~5950C，硬度28~37HRC。

5. 时效硬化型塑料模具钢的热处理。

为了减少或避免模具零件热处理变形和提高模具零件的精度保持型，形状复杂、高精度、长寿命的塑料模具零件采用时效硬化钢制造。模具零件在固溶处理后变软（硬度约28~34HRC），便于切削加工成形，然后再时效硬化，获得所需要的综合力学性能。

时效硬化型塑料模具钢有马氏体时效硬化钢和析出（沉淀）硬化钢两大类。

马氏体时效硬化钢有高的屈强度比，良好的切削加工性和焊接性能，热处理工艺简单等优点。典型的钢种是18Ni系列。屈服强度可高达1400~3500Mpa。这一类钢制造模具虽然价格昂贵。但由于使用寿命长，综合经济效益仍然很高。

为保证零件表面质量，热处理应采用有可靠保护作用的控制侵犯炉。一般用氨分解气可以满足要求。

马氏体时效硬化钢也可用作热作模具的工作零件，建议采用下列工艺：8200C固溶处理，3500C时效3~6小时。

时效处理后的变形情况，尺寸变化是有规律的，在工艺设计时可予留神变形量来适当控制。如18Ni （200）钢，长度方向收缩约0.04%；18Ni（250）钢收缩约为0.06%；18Ni（300）和18Ni（350）收缩约为0.08%。

18Ni系列钢的时效强化效果很明显。如18Ni（250）钢在固溶状态下，硬度为28HRC，经4800C时效3小时，硬度可提高到43HRC，保温时间延长到3小时或更长，硬度可达52HRC。

18Ni系列时效钢还可以通过渗氮进一步强化。18Ni（300）钢的气体渗氮工艺：455±100C，24~28小时。

析出硬化型钢也是通过固溶处理和沉淀析出第二相而强化，硬度在37~43HRC左右，能满足一些塑料模具成形零件的要求。市场以40HRC级予硬化钢供应，仍然有满意的切削加工性。这一类钢的冶金质量高，一般都采用特殊冶炼，所以纯洁度、镜面研磨性、蚀花加工性良好，使模具有良好的精度和精度保持性。其焊接性好，表面和心部的硬度均匀。

析出硬化型塑料模具钢的代表性钢号有25CrNi3MoAl，属低碳中合金钢，相当美国的P21钢。