塑料模具材料
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表3 12CrNi3A钢的化学成分ω/%
和低的变形抗力，成型复杂型腔时，退火硬度要低于 100HBS，成型浅型腔时，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 进行渗碳和淬火处理，表面硬度可达58~62HRC。
①较高的耐热性： ②足够的强度和硬度 ③良好的耐磨性 ④良好的耐蚀性
⑤良好的切削加工性 ⑥良好的镜面抛光率 ⑦良好的电加工性 ⑧良好的花纹图案光蚀性
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5.2.1塑料模具用钢的分类
表1 塑料模具用钢分类
塑料模具材料
5.2.2 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。 为了便于冷挤压成型，这类钢在退火态需有高的塑性
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12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，含C量较低，且含Ni 较多，有利的提高了该钢的韧性和淬透性，12CrNi3A比 12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比 12CrNi2A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模具和大，中型 切削加工成型的塑料模具。
①热固性塑料压缩模：热固性塑料压缩模的工作温度 一般为160-250℃,工作时型腔承受的压力大，一般为160200MPa,个别要达到600MPa。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。
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④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 导致开裂。断裂的主要原因是由于结构，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， 残余奥氏体转变为马氏体，引起的局部体积膨胀，在 模具内部产生的组合应力所致。
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5.1.3 对塑料模具材料的性能要求
5．3 塑料模具钢的选用及热处理
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随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来 越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。 在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作 用是不言而喻的。
塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的 方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模 钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、 尺寸精度和表面质量的要求而定。
Baidu Nhomakorabea
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10钢，20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，采用不同级别的合金渗碳钢。
常用的渗碳型塑料模具钢主要有20,20Cr， 12CrNi3A 和12Cr2Ni4A钢，以及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 种。
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该钢使用于制造中、小型塑料模具。为了提高模具 型腔的耐磨性，模具成型后一般需要进行渗碳处理，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，也可以直接进行调质处理
表2 20Cr钢的化学成分ω/%
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20Cr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Φ20～23mm。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 韧性良好，回火脆性不明显。该钢渗碳淬火表面强化处理 后，模具表面获得细针状的马氏体，硬度为58~62HRC； 心部获得低碳马氏体组织，硬度在35~40HRC。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。
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5.1.1 塑料模具的分类与工作条件 （1）塑料模具的分类
按照塑料制品的原材料的性能和成型方法，可以把 塑料模具分为两大类：
①热固性塑料模 ②热塑性塑料模： 按照成型方式的不同，可以把塑料模分为： ①注射成型模；②压缩成型模； ③挤压成型模；④气动成型模。
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（2）塑料模的工作条件
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②腐蚀：塑料模受腐蚀后将会导致模具表面的腐蚀 磨损，从而加剧其磨损效应。
③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，更容易出现这种失效形式。
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5.1.2 塑料模具的失效形式 塑料模具的失效形式主要有磨损，腐蚀，变形和断裂等。
①磨损：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，型腔尺寸将会超差而失效。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，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。
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②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，有些塑料在加热以后的熔融状态能分解出 HCl和HF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，则大大加剧对流道和型腔的磨损。
第五章 塑料模具材料
塑料模具材料
5．1 塑料模具的工作条件、失效形式与性能要求 5．2 塑料模具材料的选用
5.2.1 渗碳型塑料模具钢 5.2.2 调质型塑料模具钢 5.2.3 淬硬型塑料模具钢 5.2.4 预硬型塑料模具钢 5.2.5 时效硬化型塑料模具钢 5.2.6 耐蚀塑料模具钢 5.2.7 其它塑料模具材料
和低的变形抗力，成型复杂型腔时，退火硬度要低于 100HBS，成型浅型腔时，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 进行渗碳和淬火处理，表面硬度可达58~62HRC。
①较高的耐热性： ②足够的强度和硬度 ③良好的耐磨性 ④良好的耐蚀性
⑤良好的切削加工性 ⑥良好的镜面抛光率 ⑦良好的电加工性 ⑧良好的花纹图案光蚀性
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5.2.1塑料模具用钢的分类
表1 塑料模具用钢分类
塑料模具材料
5.2.2 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。 为了便于冷挤压成型，这类钢在退火态需有高的塑性
塑料模具材料
12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，含C量较低，且含Ni 较多，有利的提高了该钢的韧性和淬透性，12CrNi3A比 12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比 12CrNi2A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模具和大，中型 切削加工成型的塑料模具。
①热固性塑料压缩模：热固性塑料压缩模的工作温度 一般为160-250℃,工作时型腔承受的压力大，一般为160200MPa,个别要达到600MPa。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。
塑料模具材料
④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 导致开裂。断裂的主要原因是由于结构，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， 残余奥氏体转变为马氏体，引起的局部体积膨胀，在 模具内部产生的组合应力所致。
塑料模具材料
5.1.3 对塑料模具材料的性能要求
5．3 塑料模具钢的选用及热处理
塑料模具材料
随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来 越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。 在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作 用是不言而喻的。
塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的 方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模 钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、 尺寸精度和表面质量的要求而定。
Baidu Nhomakorabea
塑料模具材料
10钢，20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，采用不同级别的合金渗碳钢。
常用的渗碳型塑料模具钢主要有20,20Cr， 12CrNi3A 和12Cr2Ni4A钢，以及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 种。
塑料模具材料
该钢使用于制造中、小型塑料模具。为了提高模具 型腔的耐磨性，模具成型后一般需要进行渗碳处理，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，也可以直接进行调质处理
表2 20Cr钢的化学成分ω/%
塑料模具材料
20Cr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Φ20～23mm。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 韧性良好，回火脆性不明显。该钢渗碳淬火表面强化处理 后，模具表面获得细针状的马氏体，硬度为58~62HRC； 心部获得低碳马氏体组织，硬度在35~40HRC。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。
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5.1.1 塑料模具的分类与工作条件 （1）塑料模具的分类
按照塑料制品的原材料的性能和成型方法，可以把 塑料模具分为两大类：
①热固性塑料模 ②热塑性塑料模： 按照成型方式的不同，可以把塑料模分为： ①注射成型模；②压缩成型模； ③挤压成型模；④气动成型模。
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（2）塑料模的工作条件
塑料模具材料
②腐蚀：塑料模受腐蚀后将会导致模具表面的腐蚀 磨损，从而加剧其磨损效应。
③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，更容易出现这种失效形式。
塑料模具材料
5.1.2 塑料模具的失效形式 塑料模具的失效形式主要有磨损，腐蚀，变形和断裂等。
①磨损：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，型腔尺寸将会超差而失效。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，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。
塑料模具材料
②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，有些塑料在加热以后的熔融状态能分解出 HCl和HF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，则大大加剧对流道和型腔的磨损。
第五章 塑料模具材料
塑料模具材料
5．1 塑料模具的工作条件、失效形式与性能要求 5．2 塑料模具材料的选用
5.2.1 渗碳型塑料模具钢 5.2.2 调质型塑料模具钢 5.2.3 淬硬型塑料模具钢 5.2.4 预硬型塑料模具钢 5.2.5 时效硬化型塑料模具钢 5.2.6 耐蚀塑料模具钢 5.2.7 其它塑料模具材料