塑料模具钢及其热处理

8.2.3 预硬型塑料模具用钢
所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达 到模具使用态硬度的钢。这类钢的特点是在硬度30～40HRC的 状态下可以直接进行成型车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等 加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变 形的影响，从而保证了模具的制造精度。 介绍几种典型预硬型塑料模具用钢。 3Cr2Mo（P20）钢 3Cr2NiMo（P4410）钢 8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）钢 5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）钢 Y55CrNiMnMoV（SM1）钢
8.2.1 渗碳型塑料模具用钢
渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成型的塑料模具。 为了便于冷挤压成型，这类钢在退火时必须有高的塑性和低 的变形抗力，因此，对这类钢要求有低的或超低的碳含量， 为了提高模具的耐磨性，这类钢在冷挤压成型后一般都进行 渗碳和淬火、回火处理，表面硬度可达58～62HRC。 介绍两个典型钢种。 0Cr4NiMoV(LJ)钢 12CrNi3A钢
8.2.5 耐蚀型塑料模具用钢
0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢属于析出硬化不锈钢， 硬度为32～35HRC时可进行切削加工。该钢再经 460～480℃时效处理后，可获得较好的综合力学性 能。 8.2.6 其他塑料模具材料 1.铜合金 2.铝合金 3.锌合金
8.3 塑料模具的热处理及实例
选用不同品种钢做塑料模具，其化学成分和力学 性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不 同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。
思考题
8-1 请解释下列名词术语:渗碳、TD法、气相沉积、 热喷涂、表面淬火、离子注入。 8-2 试述塑料模具材料的选择原则。 8-3 塑料模具热处理的基本要求有哪些?其热处 理工艺有什么特点? 8-4 对模具材料进行表面处理的目的是什么?处 理手段有哪些?
目录
8.2.2 淬硬型塑料模具用钢
1.常用钢种及热处理 常用的淬硬型塑料模具用钢有碳素工具钢、低合金冷作模具钢、 Cr12型钢、高速钢、基体钢和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处 理一般是淬火和低温回火(少数采用中温回火或高温回火)，热处理后 的硬度通常在45HRC以上。 2.实际应用 碳素工具钢仅适于制造尺寸不大，受力较小，形状简单以及变形 要求不高的塑料模具;低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形 状较复杂和精度较高的塑料模具;Cr12 型钢适于制造要求高耐磨性的 大型、复杂和精密的塑料模具;热作模具钢适于制造有较高强韧性和 一定耐磨性的塑料模具。 另外，GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬型塑料模具钢。该钢强 韧性高、淬透性和耐磨性好，淬火变形小，价格低，用其取代 Cr12MoV钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模具，不仅降低 了成本，而且提高了模具的使用寿命。
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重点 1.了塑料模具材料的服役条件、失效特点 和性能要求 2.合理地选择塑料模具材料及热处理工艺
8.1 塑料模具的工作条件与性能要求
塑料模具材料应具有的性能包括使用性能和工艺性能两方面。 8.1.1 塑料模具材料的使用性能要求 1.硬度、耐磨性和耐蚀性 2.强度、韧性和疲劳强度 3.耐热性 4.尺寸稳定性 5.导热性 8.1.2 塑料模具材料的工艺性能要求 1.切削加工性和表面抛光性 2.塑性加工性 3.电加工性 4.热处理工艺性 5.表面处理工艺性 6.表面刻蚀性能和镜面加工性能 7.焊接性能
2.模具材料选择时应考虑的因素 模具材料选择时应考虑的因素
（1）模具的工作条件 包括承载力的大小、速度（冲击状况）、工作温 度及腐蚀情况等。 （2）模具的失效形式——塑性变形失效、磨损失效及断裂失效。 （3）模具所加工的产品 ——批量的大小、质量的高低、材质的好坏 （4）模具的结构——模具的大小、形状、模具工件的工作性质等。模 具的工作工件所用的材料应该比其他工件所用的材料好。 （5）模具的制造工艺 （6）现有的设备及技术水平
8.2.4 时效硬化型塑料模具用钢
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。 介绍几种时效硬化型塑料模具用钢。 25CrNi3MoAl钢 18Ni类钢 06Ni6CrMoVTiAl（06Ni）钢 10Ni3MnCuAlMoS（PMS）镜面塑料模具钢 Y20CrNi3AlMnMo（SM2）钢
8.3.2 塑料模具的热处理特点
1.渗碳钢塑料模具的热处理 2.淬硬钢塑料模具的热处理 3.预硬பைடு நூலகம்塑料模具的热处理 4.时效硬化钢塑料模具的热处理
8.3.3 塑料模具的表面处理
为了提高塑料模具表面耐磨性和耐蚀性，常对其 进行适当的表面处理。 1.渗碳 2.渗氮和氮碳共渗 3.渗硼及其复合渗 4.TD法 5.气相沉积 6.热喷涂 7.表面淬火 8.离子注入 面对如此众多的表面强化处理方式，在具体选择的时 候，应根据具体情况进行选择。
8.3.1 塑料模具的制造工艺路线
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具 例如T7A～T10A，9CrWMn，9SiCr钢的工艺路线为: 下料→锻造模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退 火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光 →装配。 5.预硬钢制模具 例如 5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）钢。对于直接使用棒料 加工的，因其已进行了预硬化处理，故可在加工成型后直 接抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成型的，其工 艺路线为: 下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34 ～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→研 磨抛光→装配。
8.3.1 塑料模具的制造工艺路线
1.低碳钢及低碳合金钢制模具 例如 20，20Cr，20CrMnTi钢的工艺路线为: 下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再 结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→ 装配。 2.高合金渗碳钢制模具 例如 12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为: 下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温 回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 3.调质钢制模具 例如 45，40Cr钢的工艺路线为: 下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加 工→研磨抛光→装配。
第8章 塑料模具钢及其热处理
8．1 塑料模具的工作条件与性能要求 8．1．1 塑料模具材料的使用性能要求 8．1．2 塑料模具材料的工艺性能要求 8．2 塑料模具材料的选用 8．2．1 渗碳型塑料模具用钢 8．2．2 淬硬型塑料模具用钢 8．2．3 预硬型塑料模具用钢 8．2．4 时效硬化型塑料模具钢 8．2．5 耐蚀塑料模具钢 8．2．6 其它塑料模具材料 8．3 塑料模具的热处理及实例 8．3．1 塑料模具的制造工艺路线 8．3．2 塑料模具的热处理特点 8．3．3 塑料模的表面处理
8.2 塑料模具材料的选用
1.模具材料选择的基本要求 模具材料选择的基本要求
（1）综合性能优良 模具材料应具有一定的硬度和耐磨性，使模具在特定的工作条件下能够 保持其形状和尺寸的稳定;应具有足够的强度和韧性，既能承受一定的高压 又能承受一定冲击载荷的作用;应具有一定的抗热性能，包括一定的热强性 和热硬性、热稳定性、热疲劳抗力和抗粘着性等，以承受模具工作时因强 烈的摩擦而产生的局部高温。 （2）工艺性能良好 所选用的模具材料应具有良好的冷、热加工性能及热处理工艺性能，制 造简单，加工方便，能够保证供应且经济性合理等。