塑料模具钢及其热处理
塑料模具钢选择及热处理
热处理质量控制
热处理工艺的选择：根据塑料模具钢的种类
01
和性能要求选择合适的热处理工艺
温度控制：严格控制热处理过程中的温度，
02
确保达到预定的工艺要求
时间控制：准确控制热处理过程中的时间，
03
确保达到预定的工艺要求
冷却方式：选择合适的冷却方式，确保塑料模
04
具钢的热处理质量达到预定的工艺要求
2
正火：将塑料模具 钢加热到一定温度， 保温一定时间后冷 却，以改善组织， 提高硬度和强度。
5
调质：将塑料模具 钢加热到一定温度， 保温一定时间后冷 却，以获得良好的
综合力学性能。
3
淬火：将塑料模具 钢加热到一定温度， 保温一定时间后快 速冷却，以获得高 硬度和高耐磨性。
6
化学热处理：将塑 料模具钢加热到一 定温度，保温一定 时间后冷却，以获 得良好的耐磨性和
演讲人
目录
01. 塑料模具钢的选择 02. 塑料模具钢的热处理 03Байду номын сангаас 塑料模具钢的应用
1
塑料模具钢的性能要求
耐磨性：塑料模具钢需要具有良好的耐磨性， 以抵抗塑料的磨损和磨损。
耐腐蚀性：塑料模具钢需要具有良好的耐腐 蚀性，以抵抗塑料的腐蚀和腐蚀。
抗冲击性：塑料模具钢需要具有良好的抗冲 击性，以抵抗塑料的冲击和冲击。
寸符合要求
塑料模具钢的应用实例
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
汽车行业：用 于制造汽车零 部件，如保险 杠、车门等
家电行业：用 于制造家电外 壳，如冰箱、 洗衣机等
电子行业：用 于制造电子产 品外壳，如手 机、电脑等
建筑行业：用 于制造建筑构 件，如门窗、 栏杆等
对塑料模具钢的要求及热处理
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。
模具钢热处理
3、塑料模具的热处理 消除锻造应力； 锻造后退火 降低硬度，利于切削加工； 为随后的淬火作组织准备。 淬火及回火 淬火：提高硬度和耐磨性 回火：淬火后工件中存在很大的内应力，必须及时回火， 否则会使工件发生变形或开裂。
四、模具钢表面处理
为了提高模具的耐磨性、抗疲劳能 力及减小变形，延长模具的使用寿命， 也可采用渗氮、氮碳共渗（软氮化）和 渗硼等对模具局部表面进行化学热处理。
冷作模具钢的选择
CrWMn SKS3（日本） 不变形油钢
Cr12MoV SKD11（日本） 耐磨韧性铬钢
8407（瑞典）
３、冷作模具的制造工艺路线
（1）一般成形冷作模具：锻造→球化退火→机械加工成
形→淬火与回火→钳修装配。
（2）成形磨削及电加工冷作模具：锻造→球化退火→机
械粗加工→淬火与回火→精加工成形→钳修装配。
回火屈氏体和 回火索氏体
时间
二、冷作模具钢—制造冲压、挤压、冷镦模具
属于接近室温状态下对金属进行冷变形加工的模具。 1.冷作模具的性能要求： 高硬度 良好的耐磨性 足够的强度和韧性 2.冷作模具用钢 （类似刃具钢） 凸模 冲 孔 落 料 模
凹模
T10A、9SiCr、9Mn2V、CrWMn等都可以作为 冷作模具钢。 对于尺寸较大、重载或要求尺寸精度较高、热处 理变形小的模具，一般用Cr12、Cr12MoV等钢。
常用模具钢与热处理
模具钢：用于制造冲压模、锻模、 挤压模、 压铸模、塑料模等的钢。
根据模具的工作条件不同，可分为： 热作模具钢 冷作模具钢 塑料模具钢
一、热作模具钢——制造热锻模具和压铸模具
热作模具属于受热状态下对金属进行变形加 工的模具，也称为热变形模具。 1.工作条件及性能要求 热作模具工作的过程中受到很大的压应力、 张应力、弯曲应力及冲击应力。热作模具工作时 反复受热和冷却，易发生热疲劳而龟裂等。 故要求其具有下性能： 足够的强韧性 扳 手 热 锻 模 下 模
第四章 塑料模具用钢及热处理
Cr2NiMo(P4410)
• ⑴ 性能特点 • 经860℃淬火，650℃回火后，P4410钢在硬度值为32 ～36HBC范围内，具有良好的车、铣、磨等加工性能 。 • P4410钢也可采用火焰局部加热淬火，加热温度800～ 825℃，在空气中或用压缩空气冷却，局部表面硬度可 达56～62HRC，可延长模具使用寿命。也可对模具进 行表面镀铬，表面硬度可由370～420HV提高到 1000HV，显著提高模具的耐磨性和耐蚀性。 • P4410钢制造的模具，局部损坏后也可用补焊法修补， 焊接质量良好，可以进行加工。
专业课
第四章 塑料模具 用钢及热处理
马红萍
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
Maniactive
第一节 塑料模具材料及性能要求
一、塑料模具材料 塑料制品成型模按塑料品种不同，可以分为两大类： 1) 热固性塑料压模（胶木模） 用于酚醛树脂、三聚氰胺 树脂等各种胶木粉（又称电木粉）的压制成型。 2) 热塑性塑料注射模 用于尼龙、聚甲醛、聚乙烯、聚丙 烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等各种热塑性塑料的注射成 型。
第二节 碳素结构钢
• SM45钢属优质碳素塑料模具钢，与优质的45碳素结 构钢相比，其钢中的硫、磷含量低，钢材的纯净度好 。由于该钢淬透性差，制造较大尺寸的塑料模具，一 般用热轧、热锻或正火状态，模具的硬度低，耐磨性 较差。制造小型塑料模具，用调质处理可获较高的硬 度和较好的强韧性。钢中碳含量较高，水淬容易出现 裂纹，一般采用油淬。该钢优点是价格便宜，切削加 工性能好，淬火后具有较高的硬度，调质处理后具有 良好的强韧性和一定的耐磨性，被广泛用于制造中、 小型的中、低档次的塑料模具 [1,2]。
模具钢料热处理与表面处理的质量检查
第一节模具材料的硬度与测量方法一、塑料模具钢的使用性能包括：1、硬度与耐磨性：塑料模具钢需具有强韧性、一定的耐磨性、足够的机械强度和硬度、并有足够的硬化层，才能满足使用要求。
一般而言，硬度高的材料，其耐磨性也要好。
2、热性能术语：●热导率：热导率越大，金属的导热性越好。
金属中银与铜的导热性最好，铝次之；纯金属具有好的导热性，合金的成分越复杂，其导热性越差。
●导热性：在稳定状态条件下单位时间内传递的热量。
●散热性：意味着当温度变化时，达到热平衡的快慢程度。
●渗热性(导热性除以散热性的平方根)：一种测量材料在突然接触时，从一个更高温度物体上即刻散热的效率。
●热膨胀性：材料随温度的改变而出现体积变化的现象称为热膨胀性。
用热膨胀系数来表示。
热处理变形小，模具尺寸稳定。
3、机械加工性：机械加工性能好，表面粗糙度值低，良好的表面抛光性能，加工残余应力能控制在最小限度。
4、强度和韧性：韧性：是指金属在断裂前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力。
用摆锤冲击测量。
试样横截面尺寸为10×10㎜，长度为55㎜。
试样中部开有V或者U型缺口。
5、耐腐蚀性：金属材料的化学性能是指材料抵抗氧、水及其它化学物质腐蚀破坏的能力，称为耐腐蚀性。
二、硬度的阐述：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。
金属硬度(Hardness)的代号为H。
生产中常用压入法测量硬度，其方法是将一定的几何形状的压头在一定的压力作用下，压入材料的表面，根据压入的程度来测量硬度值。
压入法测量硬度常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)、维氏硬度(HV)、肖氏硬度(HS)、里氏（HL）硬度等，其中HB及HRC较常用。
HB利用规模较广，供货状态常用，Cu、Al也可用。
HRC实用于外表高硬度材料，如热处理硬度等。
两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。
HV-实用于显微分析，Cu、Al也可用。
模具材料与热处理第四章 模具钢的热处理
第一节
冷作模具钢的热处理
表4-8 常用高碳高铬钢的化学成分及临界温度
① 分别代表C、Mn、Si、Cr、Mo、V的质量分数。 1)预先热处理：锻压后退火用于消除内应力、降低硬度、 改善切削加工性(若需较低硬度时可补充一次高温回火)。 2)淬火：以获取淬火马氏体或下贝氏体组织，提高模具硬 度和耐磨性。
表4-11 常用高碳中铬冷作模具钢热处理工艺规范
第一节 冷作模具钢的热处理
(2)高碳中铬钢的应用 该类钢种相对于偏析较严重的高碳 高铬钢来说性能有所改善，因此适于制造重负荷、高精度 的冷作模具。 3.高速钢 (1)高速钢的热处理 具有很高的硬度、抗压强度和耐磨性， 采用低温淬火等工艺措施后可有效改善其韧性。 表4-12 常用高速钢的化学成分及临界温度
第一节 冷作模具钢的热处理
3)回火：以改善力学性能，消除淬火应力，稳定组织。 表4-9 常用高碳高铬冷作模具钢热处理工艺规范
表4-9 常用高碳高铬冷作模具钢热处理工艺规范
(2)高碳高铬钢的应用 Cr12钢是一种应用广泛的冷作模
第一节பைடு நூலகம்冷作模具钢的热处理
具钢，该钢种具有较好的淬透性和良好的耐磨性，但由于 含碳量过高，冲击韧性较差，易产生脆裂。 2.高碳中铬钢 (1)高碳中铬钢的热处理 这类钢含铬量较低，碳化物分布 均匀，耐磨性好，热处理变形小，淬透性高。 表4-10 常用高碳中铬钢的化学成分及临界温度
第一节 冷作模具钢的热处理
(2)淬火 以获取淬火马氏体，使模具具有高硬度和耐磨性。 (3)回火 以改善力学性能，消除淬火应力。 表4-2 常用碳素冷作模具钢等温退火工艺规范
表4-2 常用碳素冷作模具钢等温退火工艺规范
第一节 冷作模具钢的热处理
表4-3 常用碳素冷作模具钢球化退火工艺规范
预硬型塑料模具钢热处理
预硬型塑料模具钢热处理预硬型塑料模具钢的制造工艺线：对于直接使用购进的模块加工的模具，因钢材在供货状态已经进行了预硬化处理，模具可在加工成型后直接抛光、装配；或者在加工成型后，增加一道去应力退火，在进行抛光、装配。
对于要该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→刨铣加工→预硬化处理（32—42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。
预硬处理通常是采用淬火后高温回火（调质处理），固淬透性是预硬钢的一个重要工艺指标，淬透性的高低将直接影响模具的最终力学性能，在制定淬火工艺时必须了解。
在确定淬火温度时，可参考各种钢的临界点，某些预硬钢的临界点列于表1-1中。
预硬钢的高温回火（大于450℃）后的硬度，在毛坯大小一定的条件下，取决于钢的回火稳定性，这与钢的合金元素有关，可通过不同温度下的回火试验，测定钢的硬度与回火温度关系曲线作为参考。
高温回火后的冷却速度也要注意，对于某些预硬钢来讲，当其自高温回火温度缓慢冷却时，往往会产生回火脆化。
会产生回火脆化的钢，不仅室温下的冲击韧性较正常的钢低，而且使钢的脆性转变温度大为提高。
预硬钢在回火后，自高温回火温度快冷（油冷）可减小或消除脆性，但对于大的模块难以做到。
已经知道，钢加入一定的Mo或者W可有效抑制回火脆性，故对于大模块的预硬钢选材是一定要注意。
SM3Cr2Mo是我国最早列标的预硬模钢，相当于P20，预期相似的有德国40CrMnMo7、日本HPM2、瑞典618。
SM3Cr2Mo热处理工艺为850℃—880℃油淬，600℃—650℃回火（空冷），硬度28—33HRC。
美国P20钢推荐工艺为820℃—870℃油淬，150℃—260℃回火，硬度48—50HRC。
德国DIN40CRMnMo7与P20（3Cr2Mo）的化学成分很接近，只是Mn和Cr的含量有所提高，而Mo的含量有所降低。
该钢的淬火温度与P20也相近，为860℃—870℃。
浅谈塑料成型模具钢材的选用和热处理
浅谈塑料成型模具钢材的选用和热处理摘要：塑料是20世纪人类重大的发明，它的出现和广泛使用，给我们的生活带来了极大的方便，为人类的物质文明谱写了新的篇章。
不管是在工业生产中还是在我们的生活中，塑料产品无处不在。
而生产的塑料产品的工具即注塑模具，它在这种生产关系中起到至关重要的作用。
塑料经过塑化成高温的流态状液体，注射到模具中，进过冷却成型，脱模等工序最后成制品。
在这个过程中，塑料在成型时因分子的拉伸和剪切，在制品中会留下残余应力，这种残余应力会导致不但会使制品变形而且会使模具变形甚至开裂。
所以注塑模具对钢材的要求非常高，模具钢材的选择对模具寿命，加工性，精度影响都非常大。
本文主要简述了注塑模具模具钢的性能，选用，常用钢材，塑料模具钢的热处理等方面。
关键词：模具材料模具钢模具钢性能模具钢热处理近年来我国制造也得飞速发展，而模具制造业更是如此。
模具制造业的首要问题就是模具材料，模具材料直接影响模具的质量及模具产品的质量。
塑料模具是模具中的一个不可忽视的分支。
因此，我国对塑料成型模具材料需求量越来越大，同时还对材料的质量、性能、品种规格等提出了越来越高的要求。
由于我国的模具材料需求量之大，浪费量大，所以国内的模具使用的进口的较少，一般都是国产的。
利用钢的合金化成分设计原理结合我国冶金技术的特点合成一种新的钢种和引进国外材料先进、性能优良的钢种，进行国产化研制是我国主要的两种开发研制模具钢的方法。
1塑料模具钢应该具备的性能不管是五金模具还是塑料模具，模具对钢材的要求都非常高，因为钢材的性能直接影响模具寿命，加工的难易程度，模具的精度，后期使用中对制品的性能影响等影响很大。
塑料模具钢对性能的要求内容因模具的结构，，模具的寿命，成型制品的塑料料，成型品的性能，外观，尺寸精度而要求也不同，但一般应满足如下要求：1）机械加工性能优良。
由于塑料模具制造成本高，材料只占模具成本的一小部分，因此在选钢材时，在满足性能要求下，应优选工艺性能好，性能稳定和使用寿命长的钢种。
塑料模具材料及热处理
5、预硬钢材料模具零件制造 如5NiSiCa、3CrMo（P20）钢的加工工艺路线为：下料 改锻 球化退火 机械加工外表面 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。 作业： 1、塑料模具钢应俱备哪些性能？ 2、举出六种常用塑料模具材料，并简述其性能。 3、塑料模具镶件渗碳、渗氮的作用是什么？二者有什么区别？
2、模具材料的表面处理 表面处理指以加热或化学处理方法，使模具表面在一定厚度 范围内硬度增加的方法。常见的表面处理方法有：火焰表面淬 火、表面高频淬火、渗碳淬火、渗氮、氮碳共渗、电镀等。 1）火焰淬火：用氧气、乙炔火焰将需要硬化的金属表面快速 加热至淬火温 度，以冷却介质（水）急冷淬硬表面。特点是 零件表面淬火硬化，芯部具有较好的塑性和韧性，淬火应力小。 适用于模具局部淬火，如滑动零件摩擦面的淬火，可提高模具 耐磨性，延长模具寿命。 2）表面高频淬火：利用高频感应电流将钢材表面快速加热到 淬火温度的瞬间，停止加热，再用淬火介质急冷。常用材料中 碳钢、高碳钢、合金钢，如导柱、导套、复位杆、斜导柱等。
7、Be－Cu铍青铜 出厂硬度28～35HRC，该材料热传导性能优良，切削性能 好且具有一定的硬度。可制造优美的曲面、立体文字。适用 于需要快速冷却或精密铸造的型芯、镶件。
二、塑料模具零件常用材料 表10-1塑料模具零件常用材料
10.2塑料模具钢材的热处理 一、模具钢材的热处理 通常模具钢材在出厂前已经过热处理，即预硬钢（经硬化 及回火），加工中不必再热处理就能保证获得较高的形状和 尺寸精度，且易于抛光。但模具寿命和精度都要求很高时， 预硬钢难以满足使用要求，需对模具成型零件进行热处理或 表面处理，如型腔渗氮、型芯淬火等热处理工艺。 1、模具钢材的热处理 1）退火：将钢或合金加热到适当的温度，保温一定时间， 然后随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。 退火的目的： ①降低钢的硬度、提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工。 ②细化晶粒，消除铸件、锻件、焊接件引起的组织缺陷，均 匀钢的组织及成分，改善钢的性能，为以后热处理做好组织 上的准备。 ③消除内应力，防止变形和开裂。
塑料模具零件的热处理工艺
塑料模具零件的热处理工艺选用不同品种钢材作塑料模具，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。
本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。
1.塑料模具的制造工艺路线1.1低碳钢及低碳合金钢制模具例如，20,20Cr,20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料一锻造模坯一退火f机械粗加工f冷挤压成形f再结晶退火f机械精加工f渗碳一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.2高合金渗碳钢制模具例如12CrNi3A,12CrNi4A钢的工艺路线为：下料一锻造模坯一正火并高温回火一机械粗加工一高温回火一精加工一渗碳一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.3调质钢制模具例如，45,40Cr等钢的工艺路线为：下料一锻造模坯一退火一机械粗加工一调质一机械精加工一修整、抛光f装配。
1.4碳素工具钢及合金工具钢制模具例如T7A〜T10A,CrWMn,9SiCr等钢的工艺路线为：下料一锻成模坯一球化退火一机械粗加工一去应力退火一机械半精加工一机械精加工一淬火、回火一研磨抛光一装配。
1.5预硬钢制模具例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等钢。
对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。
对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料一改锻一球化退火一刨或铳六面一预硬处理(34〜42HRC)-机械粗加工一去应力退火f机械精加工f抛光f装配。
2.塑料模具的热处理特点2.1渗碳钢塑料模的热处理特点1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8〜1.5mm,当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为 1.3〜1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8〜1.2mm。
渗碳层的含碳量为0.7%〜1.0%为佳。
若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
塑料模具用钢及热处
条塑 件料
模
具
用
钢
及
热
处
理
第 一 节
塑 料 模 具 的 分 类
13
及第
工五
作章 条塑
不同类型塑料模具的工作硬度
件料
模
具
用
钢
及
热
处
理
第 一 节
塑 料 模 具 的 分 类
14
及第
工五 作章
对加工工艺性能的要求
条塑 件料
模 I. 机械加工性能：塑料模具型腔复杂，表面质量要求
具
高，因此应具有优良的切削和磨削加工性能。
第
的压制成形。
一 节
• 热塑性塑料注射模：用于尼龙、聚甲醛、
塑
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等
料
热塑性塑料的注射成形。
模
具
的
分
类
6
及第
工五
塑料成型模具的工作条件
作章
条塑
件料
塑料模具 合模力
模
具
受力分析 型腔内熔体的压力
主要因素，计算型腔的强 度和刚度时，以此为据。
用 钢
开模力
及
热
处 (1)热固性塑料模具：工作温度一般在160－250 ℃ ，快速成
℃之间，使模具表面和心部组织同时得到改善。
23
塑第
料五 模章
二次淬火
具塑
对于性能要求较高的塑料模具
钢料
模 • 第一次淬火的目的：细化心部组织，并消除渗碳
具 层中的网状碳化物。为了减小零件的变形，可以
用 钢
油冷，有时甚至可用正火代替。
及 热
•
第一次淬火的问题：虽然心部组织细化，但是渗
h13模具热处理
h13模具热处理
H13是一种热作模具钢，通常用于制造高温工作环境下的塑料注塑模、压铸模、挤压模等。
热处理对于提高H13模具钢的硬度、耐磨性和热稳定性非常重要。
以下是一般情况下对H13模具钢进行的常见热处理步骤：
* 预热：在进行任何热处理之前，通常会对H13钢进行预热。
目的是均匀升温整个工件，以避免热应力和形状变化。
预热温度通常在500°C到700°C之间。
* 加热：将H13钢加热到合适的温度，一般在980°C到1050°C之间。
这一步是为了使钢达到适当的结晶结构。
* 保温：在达到所需温度后，保持一段时间，以确保钢材内部均匀加热，使相应的相变发生。
保温时间通常与工件的尺寸和形状有关。
* 淬火：在保温之后，迅速将H13钢冷却到室温。
这一步是为了实现硬度和耐磨性的提高。
通常采用油冷、气冷或盐浴淬火等方式。
* 回火：为了减轻淬火带来的脆性，提高韧性，H13模具钢会进行回火处理。
回火的温度和时间取决于所需的最终性能。
通常在500°C到600°C范围内进行回火。
* 表面处理（可选）：为了进一步提高H13模具钢的耐磨性，可以考虑进行表面处理，比如氮化、渗碳等。
这些热处理步骤的具体参数会受到制造商建议、具体应用和模具设计的影响。
在实际操作中，建议根据具体要求进行调整，并在合适的条件下进行试验，以确保获得期望的模具性能。
1。
塑料模具钢的选择及热处理
4、预硬型塑料模具钢 预硬型模具钢是为了解决大型模具的淬火问题 而出现的。可用来制造各种尺寸的模具，尤其 是复杂的塑料模具。
材料的供货状态为热处理状态，即材料已具备 必要的使用性能。
可进行表面处理，提高材料的某些性能，特别 是耐磨性和耐腐蚀性。
材料在相应加工之后不需再进行热处理，因此 避免了变形问题。省掉了所有与热处理变形有 关的后续加工，保证了模具的制造精度。
精度高、超镜面，用于大型、复杂的模具。
ห้องสมุดไป่ตู้
6、耐蚀塑料模具型钢
在加工的过程中，有些塑料可能会分解出有腐 蚀性的物质，比如盐酸、醋酸等。在通常情况 下，可以将模具进行电镀处理，使表面覆上一 层保护层，比如铬层、镍层等。但是这样的覆 层只有当覆层均匀、且模具上没有尖锐的棱边 时才能长期起作用。覆层不均匀、且模具上有 尖锐的棱边将导致覆层中出现内应力，在承受 负荷的过程中覆层脱落。此外在狭窄的凸起部 位，由于受到弯曲应力的作用，因此很容易脱 落。
马氏体时效钢可以进行表面处理，比如渗N处 理，但处理温度不允许超过480-500℃。 值得注意的是这种材料在硬度比较高（5358HRC）时仍然具有很高的韧性。
此外这类材料可以在不用预热的情况下与同类 材料良好焊接。
主要有18Ni类。
如果用来制造生产磨损较严重塑料（比如有添 加剂）的模具，建议将材料进行表面渗N处理。
渗碳钢经过必要的处理后，表面具有较高的硬 度并且耐磨性很好，同时芯部具有良好的韧性。 由于表面具有较高的硬度，因此材料的抛光性 能很好。
为了达到表面硬度较高的目的，需要经过渗碳 处理以提高材料表层的含C量。在通常情况下， 渗碳层的厚度在0,6-1mm之间，淬火后表面硬 度可以达到58-62HRC。由于处理方式比较复 杂，因此会产生一定的变形，也就是说，在渗 碳处理之后，必须采取一些后续加工措施。
塑料模具的选材及热处理
8CrgMnWMoVS 钢用作预硬处理模具时，可于 860~880℃加热空冷淬火，于 550~620℃× 2h回火2 次，硬度 44~48HRC 。由于钢中含有易切削元素 S，
经上述调质预硬处理后，可用高速钢或硬质合金 刀具进行车、刨、铣、镗、钻、攻丝等常规加工， 其切削加工性能与退火 TiOA 钢(200HBS) 相当。该
3．8CtgMnWMoVS 钢 这种钢是在低温空淬微变 形冷作模具钢 Cr2Mn2SiWMoV 的基础上调整化学 成分并加入少量 S而得到的。它经淬火低温回火处
于高硬状态，可用作薄板精密件冷冲裁模；它经 淬火高温回火处于调质预硬态，可用于多种塑料 模具。它的淬透性高，可空冷淬硬，并有良好的 强韧性和高的耐磨性。
（二）冷挤压成形塑料模用钢
塑料成型模具的型腔，有时可采用冷挤压成 形。显然，这类模具所用的钢材应是含碳量 低、 含合金元素少、塑性高、塑变抗力低的钢种。对 于含碳量较高的钢种，必须能通过软化 退火获 得低硬度和高塑性。具体的钢号、性能、应用特 点如表 3-11所列。
为了改善冷挤压性能，这些钢材经软化退火 后，硬度最好小于 150HBS，并要求伸长率 δ≥35
％；对于较复杂的或深型腔模具，硬度则应小于 130HBS，伸长率 δ≥45％。
在低碳合金钢中，铬元素对铁素体的固溶强化 效果最小，而能提高钢的淬透性和淬化硬化效果。 故国外常用超低碳的铬系钢制造冷挤压型腔的塑料 成型模，如 0Cr2 、0CrNi、0Cr4Mo、0Cr5MoV 等 钢种。
（三）新型塑料模用钢
随着塑料制品生产量的增加和对其质量要求的 提高，对塑料模具的加工工艺性能和使用性能也不 断提出更高的要求，因而促进了新型塑料模用钢的 发展。
目前的新钢种主要分为三类。第一类是低碳铬 钼工具钢的改进型钢种，如 3Cr2NiMo 、
常用模具钢热处理工艺推荐
常用模具钢热处理工艺推荐一、热作钢1.2344热处理工艺：常用热作模具钢有：EX1、EX2、1.2343、1.2344、1.2367。
下面我们重点讲解1.2344热处理工艺。
1）1.2344材料经模具机加工后淬火前安排去应力处理：特别是对于大件内模料必须经过此工序。
每分钟升温3.5℃。
如右图2）1.2344钢真空高压气体淬火工艺：如下图所示表1：淬火温度：牌号 T Aust1 ℃T Aust2 ℃ EX1 1000 1010-1015 EX2 1000 1010-1015 1.2343 990 1010 1.2344 1010 1030 1.236710101030(TA 表示炉膛温度，TC 表示工件心部温度；TS 表示工件表面16mm 深处测得的温度) 2.1）预热：按照模具复杂程度和厚度情况，可选择进行2～3次预热，预热保温时间以模具心部到温或接近炉膛温度为准。
第1阶段预热：升温速度选择3.5℃/分；升温至Ta=650℃进行保温，当Ta-Tc ≤30℃时，可进入下一阶段；第2阶段预热：升温速度选择2.5℃/分；升温至Ta=850℃进行保温，当Ta-Tc ≤10℃时，可进入下一阶段； 2.2）加热阶段：升温速度可选择10-15℃/分； 升温至Ta= T Aust1进行保温，当Ta-Tc=10℃时，开始计算保温时间；T Aust1温度下保温时间的80%后，升温至T Aust2，保温剩余的20%时间。
(温度T Aust1，T Aust2见上表，为了避免发生晶粒粗大的危险，热处理温度最大不能超过上表中的T Aust2)。
保温时间国内一般采用工件有效厚度每2mm 保温1分钟计算。
但由于装炉量及炉子状况不预热1预热2同，因此，在加热阶段和冷却阶段采用K 型热电偶插入工件心部和表面下16MM 深处，直接检测工件真实温度，并据此来确定保温时间是较为客观可靠的。
2.3)淬火冷却阶段：淬火冷却气体N 2压力选择，可根据模具厚度和复杂程度选择，一般应≥9bar(即TS 的冷却速度最好应该≥50℃/分，Tc 应该≥28℃/分)，冷却到TS=500℃时，可以适当的降低压力。
第4章塑料模具钢及其热处理(1)
硬度＜160HBS，适于冷挤压成形。
正火工艺：870～900℃ × 3～4ｈ后空冷
硬度≤229HBS，切削加工性良好。
气体渗碳：900～920℃ × 6～7ｈ
渗碳层：～ｍｍ
淬火工艺：渗碳后预冷至800～850℃直接油淬或空冷
表层硬度：56～62HRC
心部硬度：250～380HBS，变形微小。
3. 实际应用： 冷挤压成形的形状复杂的浅型腔塑料模具
塑料的种类、批量的大小、质量的高低、 （4）模具(mújù)的结构
模具(mújù)的大小、形状、模具(mújù)工件的工 作性质等。 （5）模具(mújù)的制造工艺 （6）现有的设备及技术水平
第七页，共78页。
4.2.1 几种(jǐ zhǒnɡ)典型塑料模具材料
渗碳型塑料模具用钢 淬硬型塑料模具用钢 预硬型塑料模具用钢 时效(shíxiào)硬化性塑料模具用钢 耐蚀型塑料模具用钢 调质及其他塑料模具材料
塑料模具用钢及适应(shìyìng)的
工作条件
钢的类型 牌号
适应的工作条件
渗碳钢
12CrNi2、12CrNi3A、20Cr、20CrMnMo、 20Cr2Ni4A
生产批量较大，承受较大动载 荷，受磨损较重的模具
调质钢
10、20 45、55
生产批量较小，精度要求不高， 尺寸不大的模具
3Cr2Mo、40CrNiMoA、40CrNi2Mo、40CrMnMo、 大型、复杂、生产批量较大的 45CrNiMoVA、5CrNiMo、5CrMnMo、40Cr、 塑料注射或挤压成型模 4Cr5MoVSi、4Cr5MoV1Si、35SiMn2MoVA
C
Mn Si
≤0.08 ＜0.3 ＜
0.2
2316模具钢热处理工艺
2316模具钢热处理工艺一、引言2316模具钢是一种常用的塑料模具钢材料，具有优异的耐磨性和耐蚀性，被广泛应用于塑料注塑模具、挤出模具和压铸模具等领域。
在使用2316模具钢前，需要对其进行热处理，以提高其硬度和耐磨性，从而确保模具具备较长的使用寿命。
本文将介绍2316模具钢的热处理工艺。
二、2316模具钢的组织特点2316模具钢是一种马氏体不锈钢，具有较高的硬度和优异的耐腐蚀性。
其主要组织特点是细小的碳化物分布均匀，提供了良好的耐磨性和耐蚀性。
三、2316模具钢的热处理工艺1. 固溶处理：将2316模具钢加热至1050-1100℃，保持一段时间后迅速冷却。
固溶处理能够使钢材中的碳化物溶解于基体中，提高钢材的硬度和强度。
2. 快速冷却：固溶处理后，需要立即进行快速冷却。
常用的快速冷却方法包括水冷、油冷和空气冷。
其中，水冷效果最好，可以获得最高的硬度。
3. 回火处理：在快速冷却后，钢材会变得非常脆硬，需要进行回火处理。
回火温度一般在250-400℃之间，保温时间根据需要而定。
回火处理可以减轻钢材的内应力，提高其韧性和塑性。
四、2316模具钢的热处理效果经过上述热处理工艺后，2316模具钢的硬度得到显著提高，耐磨性和耐蚀性得到增强。
同时，通过适当的回火处理，钢材的韧性和塑性也得到改善。
这些热处理效果使得2316模具钢在使用过程中具有更长的使用寿命和更好的性能表现。
五、2316模具钢热处理工艺的注意事项1. 温度控制：在进行热处理过程中，需要严格控制加热温度、保温时间和回火温度，以确保钢材的性能达到要求。
2. 冷却介质选择：不同的冷却介质对钢材的硬度和韧性有不同的影响，需要根据具体情况选择合适的冷却介质。
3. 热处理设备：热处理设备的性能和控制精度对热处理效果有重要影响，需要选择合适的设备进行处理。
六、结论2316模具钢是一种常用的塑料模具钢材料，经过适当的热处理工艺可以提高其硬度、耐磨性和耐蚀性。
热处理过程中需要控制好温度、时间和冷却介质，以获得理想的热处理效果。
第8章模具钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.2.3.2 4种高碳低合金模具钢的热处理实例
（1）
钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
（2）
钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.1.3 淬火
③ 分级淬火
8.1.3 淬火
④ 等温淬火
⑤ 冷处理
8.1.3 淬火
8.1.4 回火
①低温回火 ②高温回火 ③中温回火
8.2 冷作模具钢的热处理
1 模具钢性能的要求 2 碳素工具钢的热处理 3 高碳低合金模具钢的热处理 4 高耐磨冷作模具钢的热处理
8.2.1 模具钢性能的要求
（4）
钢
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.2.3 高碳低合金模具钢的热处理
8.2.4 高耐磨冷作模具钢的热处理
8.2.4 高耐磨冷作模具钢的热处理
（1） 型钢的热处理
8.2.4 高耐磨冷作模具钢的热处理
8.2.4 高耐磨冷作模具钢的热处理
8.2.4 高耐磨冷作模具钢的热处理
接上图
拉延模是板材无切削成型的重要方法。 冷镦和冷挤压工艺不仅是节约原材料、提高生产效率的 少无切削的工艺方法,而且由于变形过程中被加工的金属 受三向应力,使材料组织致密,形成连续的纤维方向,从而 提高了疲劳强度,另外加工硬化也使变形材料的强度成倍 提高。
8.2.2 碳素工具钢的热处理
8.2.2 碳素工具钢的热处理
8.1.1 退火
8.1.1 退火
8.1.1 退火
8.1.2 正火
在模具钢中正火的目的是: ①消除过共析钢中的网状碳化物 ②提高低碳钢的硬度,改善切削性能,降低表面粗糙度 ③代替某些中碳钢的完全退火,缩短加工周期
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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
8.2.2 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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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
8.2.5 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。
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.预硬钢塑料模具的热处理 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。
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 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。
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
8.3.1 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。
目录
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
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
8.3.1 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。
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