模具钢材及塑料特性

塑胶模具钢材

由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结构钢、渗碳型 塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。

塑胶模具钢材性能

A 强度性能

（1）硬度 硬度是模具钢的主要技术指标，模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变，必须具有足够高的硬度。冷作模具钢在室温条件下一般硬度保持在HRC60左右，热作模具钢根据其工作条件，一般要求保持在HRC40~55范围。对于同一钢种而言，在一定的硬度值范围内，硬度与变形抗力成正比；但具有同一硬度值而成分及组织不同的钢种之间，其塑性变形抗力可能有明显的差别。
（2）红硬性 在高温状态下工作的热作模具，要求保持其组织和性能的稳定，从而保持足够高的硬度，这种性能称为红硬性。碳素工具钢、低合金工具钢通常能在180~250℃的温度范围内保持这种性能，铬钼热作模具钢一般在550~600℃的温度范围内保持这种性能。钢的红硬性主要取决于钢的化学成分和热处理工艺。

（3）抗压屈服强度和抗压弯曲强度 模具在使用过程中经常受到强度较高的压力和弯曲的作用，因此要求模具材料应具有一定的抗压强度和抗弯强度。在很多情况下，进行抗压试验和抗弯试验的条件接近于模具的实际工作条件（例如，所测得的模具钢的抗压屈服强度与冲头工作时所表现出来的变形抗力较为吻合）。抗弯试验的另一个优点是应变量的绝对值大，能较灵敏地反映出不同钢种之间以及在不同热处理和组织状态下变形抗力的差别。

B 韧性
在工作过程中，模具承受着冲击载荷，为了减少在使用过程中的折断、崩刃等形式的损坏，要求模具钢具有一定的韧性。

模具钢的化学成分，晶粒度，纯净度，碳化物和夹杂物等的数量、形貌、尺寸大小及分布情况，以及模具钢的热处理制度和热处理后得到的金相组织等因素都对钢的韧性带来很大的影响。特别是钢的纯净度和热加工变形情况对于其横向韧性的影响更为明显。钢的韧性、强度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此，要合理地选择钢的化学成分并且采用合理的精炼、热加工和热处理工艺，以使模具材料的耐磨性、强度和韧性达到最佳的配合。

冲击韧性系表特征材料在一次冲击过程中试样在整个断裂过程中吸收的总能量。但是很多工具是在

不同工作条件下疲劳断裂的，因此，常规的冲击韧性不能全面地反映模具钢的断裂性能。小能量多次冲击断裂功或多次断裂寿命和疲劳寿命等试验技术正在被采用。

C 耐磨性

决定模具使用寿命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相当大的压应力和摩擦力，要求模具能够在强烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨损主要是机械磨损、氧化磨损和熔融磨损三种类型。为了改善模具钢的耐磨性，就要既保持模具钢具有高的硬度，又要保证钢中碳化物或其他硬化相的组成、形貌和分布比较合理。对于重载、高速磨损条件下服役的模具，要求模具钢表面能形成薄而致密粘附性好的氧化膜，保持润滑作用，减少模具和工件之间产生粘咬、焊合等熔融磨损，又能减少模具表面进行氧化造成氧化磨损。所以模具的工作条件对钢的磨损有较大的影响。

耐磨性可用模拟的试验方法，测出相对的耐磨指数?，作为表征不同化学成分及组织状态下的耐磨性水平的参数。以呈现规定毛刺高度前的寿命，反映各种钢种的耐磨水平；试验是以Cr12MoV钢为基准（?=1）进行对比。

D 抗热疲劳能力

热作模具钢在服役条件下除了承受载荷的周期性变化之外，还受到高温及周期性的急冷急热的作用，因此，评价热作模具钢的断裂抗力应重视材料的热机械疲劳断裂性能。热机械疲劳是一种综合性能的指标，它包括热疲劳性能、机械疲劳裂纹扩展速率和断裂韧性三个方面。

热疲劳性能反映材料在热疲劳裂纹萌生之前的工作寿命，抗热疲劳性能高的材料，萌生热疲劳裂纹的热循环次数较多；机械疲劳裂纹扩展速率反映材料在热疲劳裂纹萌生之后，在锻压力的作用下裂纹向内部扩展时，每一应力循环的扩展量；断裂韧性反映材料对已存在的裂纹发生失稳扩展的抗力。断裂韧性高的材料，其中的裂纹如要发生失稳扩展，必须在裂纹尖端具有足够高的应力强度因子，也就是必须有较大的裂纹长度。在应力恒定的前提下，在一种模具中已经存在一条疲劳裂纹，如果模具材料的断裂韧性值较高，则裂纹必须扩展得更深，才能发生失稳扩展。

也就是说，抗热疲劳性能决定了疲劳裂纹萌生前的那部分寿命；而裂纹扩展速率和断裂韧性，可以决定当裂纹萌生后发生亚临界扩展的那部分寿命。因此，热作模具如要获得高的寿命，模具材料应具备高的抗热疲劳性能、低的裂纹扩展速率和高的断裂韧性值。

抗热疲劳性能的指标可以用萌生热疲劳裂纹的热循环数，也可以用经过一定的热循环后所出现的疲劳裂纹的条数及平均的深

度或长度来衡量。

E 咬合抗力

咬合抗力实际就是发生“冷焊”时的抵抗力。该性能对于模具材料较为重要。试验时通常在干摩擦条件下，把被试验的工具钢试样与具有咬合倾向的材料（如奥氏体钢）进行恒速对偶摩擦运动，以一定的速度逐渐增大载荷，此时，转矩也相应增大，该载荷称为“咬合临界载荷”，临界载荷愈高，标志着咬合抗力愈强。



塑胶模具钢必备之性能
1.强度和韧性 2.硬度 3.耐磨性
4.耐蚀性：有些塑料如PVC、POM和PP等具有腐蚀性，会使模具型腔腐蚀生锈。耐腐蚀性的刚才有S136H和PAK90等。
注塑模具常用钢材及其性能
1． 瑞典一胜百公司钢材
?(1）718S和718H预加硬塑胶模具钢：抛光性好，耐磨性好，抗拉强度高。，常用于高抛光度及高要求的内模镶件。适合PA，POM，PS，PE，PP和ABS等塑料模。
?出厂硬度（经硬化及回火）：718S---HB290-330。718H---HB330-370。
主要化学成分（%）： C 0.38，Si 0.3， Cr 2.0， Ni 1.0，Mn 1.4，Mo0.2。
?(2)S136，S136H耐蚀镜面模具钢：高纯度，高镜面度，抛光性能极好，防锈防酸性能极佳，热处理变形小。具有优良的机械加工性能 。适合PVC，PP，PE，PC和PMMA等塑料。
出厂硬度（经硬化及回火）：S136---软性退火至HB215（可淬硬至HRC53）。S136H---HB290-330。主要化学成分（%）：C 0.38，Si 0.8，Cr 13.6，Mn 0.5，V 0.3。
?(3) DF2油钢（冷作工具钢）：此种钢材有良好的切削性，高含碳量提供良好的耐磨性，但韧性低。多用于切料、弯曲、量规等。
出厂硬度：软性退火至HB190。主要化学成分（%）：C 0.95，Cr 0.6，Mn 1.1，V 1.0，W0.6。
?(4) 8407热作工具钢：延伸性好，有较低的硬度，中低抗热软化阻力，能承受高工作温度。多用于压铸模、挤压模、（PA，POM，PS，PE）塑胶模。
出厂硬度：软性退火至HB185。主要化学成分（%）：C 0.38，Si 01.0，Cr 5.3，Mn 0.4，V 0.9。
2、日本大同公司钢材
?(1)NAK80高硬度高抛光性镜面塑胶模具钢高硬度，镜面效果特佳，放电加工性能良好，焊接性能极佳，适用于电蚀及抛光性能模具。出厂硬度：HB370-400。
主要化学成分（%）： C 0.15，Si 0.3，Cr 3.0， Ni 3.0，Mn 1.5。
?（2）PAK90镜面耐蚀塑胶模具钢:适用于精密模具及高镜面度模具。出厂硬度：HB300-330。
3、其它模具材料
?MM30/MM40高强度合金铍铜：热传导性能好，可铸造优美的曲面、立体文字（最大铸造300X300）。适用于需要快速冷却或精密铸造的模芯和镶件。硬度高，切削性能好。
主要化学成分（%）： Be 1.9，Co+Ni 0.25，Cu 97.85。出厂硬度：MM30:HRC26-32；MM40:HRC36-42。
? (2)S50C-S55C 黄牌中碳钢适用于塑胶模架配板和机械零件。主要化学

成分（%）：C 0.5，Si 0.35，Mn 0.8，出厂硬度：HB170-220。
? (3)738/738H （龙记）预加硬塑胶模具钢适用于高韧性，高磨光度模具。主要化学成分（%）： C 0.37，Cr 2.0， Ni 1.0，Mn 1.1，Mo0.4。
出厂硬度（经调质）：738---HB290-330。738H---HB330-370


ABS
特性（5/1000）
1.流动性中等，成形性能比聚苯乙烯差，需采用较高的注射压力，
2.制品在浇口附近表面质量差，熔接痕迹比较明显。
3.出来力过大时，制品表面易“发白”，“顶白”。
模具设计注意事项：
1.需要采用较高的料温与模温,浇注系统的流动阻力要小.为了在较高注射压力下避免浇口附近产生较大应力导致制品翹曲变形,可采用护耳式浇口.
2.注意选择浇口位置,避免浇口与熔接痕位于影响制品外观的部位.合理设计顶出脱模结构.

PE（酸性）（20/1000）
特性
1.收缩大,易变形.
2.需要较长的冷却時間.
3.成形收缩率与模温关系密切,且制品尺寸稳定性较差.
4.具有一定的弹性.
5.直接浇口附近易产生较大取向应力,导致制品发生翹曲变形.
模具设计注意事项：
1.应设计使熔体快速充模的浇注系统.
2.温度调节系统应保证模具具有较高冷却效率,并使制品具有均匀冷却速度.
3.温度调节系统灵敏度要高,控制应可靠.
4.对于较浅的側向凸凹结构可采取强制脱模方法.尽量不用直接浇口,尤其对于成型面积较大的扁平制品.

PP（酸性）（20/1000）
特性
1.流动性极好,具有铰链特性.
2.冷却速度快.
3.模温太低时制品取向显著,熔接强度低,表面无光泽并出现流痕, 模温太高时易发生翹曲变形.
4. 直接浇口附近易产生较大取向应力,导致制品发生翹曲变形.
模具设计注意事项：
1.对于带有纹路的制品,应注意合理设计浇注系统及熔体充模方向.
2.尽量不用直接浇口,尤其对于成型面积较大的扁平制品.
3.要求浇注系统比表面积小,散热速度慢,温度调节系统应能较好控制制品冷却速度, 并保证冷却速度均匀.合理确定模温数值,通常在50%%D-90%%D范围內选择.

PVC（酸性）（20/1000）
特性
1.流动性差.
2.热稳定性差,成形温度范围很窄.
3.分解时会产生对模腔具有腐蚀作用的挥发性气体.
模具设计注意事项：
1.必須设计流动阻力小的浇注系统,并避免系统內流道有死角.
2.温度调节系统灵敏度应高,控制应可靠.模腔表面需镀铬或采用耐腐蚀材料,并注意设计合理的排气结构.

PS（5/1000）
特性
性脆易开裂.
模具设计注意事项：
设计恰当合理的顶出脱模机构,防止因顶出力过大或不均匀而导致制品开裂,选择比较合理的脱模斜度.

POM（20/1000）
特性
1.流动性差,易分解.
2.具有较高的弹性.
3.需要使用较高模温.
4.分解时会产生对模腔

具有腐蚀作用的挥发性气体.
模具设计注意事项：
1.必須设计流动阻力小的浇注系统,并避免系统內流道有死角.
2.对于较浅的側向凸凹结构可采取强制脱模方法.
3.合理设计顶出脱模机构,防止顶出零件在高温下因热膨胀而发生卡死现象.模腔表面需镀铬或采用耐腐蚀材料,并注意设计合理的排气结构.

PC（酸性）（6/1000）
特性
1.粘度高,对切变速率不敏感,且冷却速度快,必須在高温高压下成型.
2.硬度高.
模具设计注意事项：
1.浇注系统应粗而短,須设冷料井,浇口宜采用直接浇口,环形浇口.扇形浇口等截面较大的浇口类型,但应防止浇口附近产生过大的应力.
成型零部件应采用耐磨性较好的材料,并进行淬火处理.

PMMA（酸性）（6/1000）
特性
1.流动性差,需要高压注射成型.
2.在高压充模時,容易产生喷射流动,影响制品透明度.
3.气泡,银纹,熔接痕等成型缺陷以及热分解对于透明度影响很大.
模具设计注意事项：
1.必須设计流动阻力小的浇注系统.
2.可采用护耳式浇口,(此类浇口还有防止其附近产生较大应力的作用.)模温控制应灵敏可靠,并注意设计合理的排气结构和冷料井.

PA（20/1000）
特性
1.粘度低,流动性好,容易产生溢料批锋.
2.结晶型工程塑料,广泛用于各种机械零件.
3.收缩率波动范围大,尺寸稳定性差.
4.在熔融温度以下硬度较高.
模具设计注意事项：
1.设计时应注意提高对分型面的加工要求, 以确保分型面的紧密贴合.
2.设计较高模温,以保证结晶度要求.
3.模温控制应灵敏可靠,设计模具时应注意从结构方面防止制品出现缩孔,并能提高制品尺寸的稳定性(如保证模温分布均匀等措施).
选用耐磨性较好的模具材料.


1.PC

模温：80-120 料筒温度:275-320 干燥时间：4H 干燥温度：120（除温） 收缩率：1.006 常取：1.006易燃度：困难 自灭力：有 熔点：150 常取壁厚：溢边值：0.02-0.03 特性：透明度好,仅次于PMMA,刚硬且冲声韧性好, 工程塑料中韧性最好,尺寸稳定性好,耐热性好,耐蠕变.电器性能好,适合作绝缘材料 成型工艺性PC由于含有强极性基团,它对水分很灵敏,当PC中含有极少量水分时,轻者会在产品上形成银丝,严重时 在高温高压下水分就会和PC发生降解反应,使塑料的分子量大大的降低,进而使塑料的性能受到很大的影响,做出的产品很脆.因此,PC在成型前要严格的干燥.PC塑料的分子链的刚性大,容易形成应力集 中,同时由于PC料对温度不是太敏感,成型时可以采用较高的温度和较小的压力 注意事项：干燥时要严格按照干燥条件进行干燥,以保证其中的水分含量在要求的标准之下.成型的时候要注意PC的熔体 粘度比较大 用途：按钮、仪器、医疗器械、电

讯器材、防弹玻璃、咖啡壶外壳

2.ABC

模温：50-80 料筒温度:180-260 干燥时间：2-4H 干燥温度：80-100（热风） 收缩率：1.005 常取：1.005易燃度：颇易 自灭力：无 熔点：100 常取壁厚：一般最先选择的材料，壁厚通常为1, 1.2, 1.5, 2, 2.2, 2.5, 3mm，视乎产品的大细和功能而定。溢边值：0.03 特性：黄白色、延形、易成形、坚硬、不易碎、可涂胶水，但损坏时可能有利边出现。微黄色的颗粒或珠状树脂.无毒,无味.熔融温度为217～237摄氏度,热分解温度大于250摄氏度,密度1.03～1.07/cm^３,溶于醛,酮,酯及某些氯化烃中,不溶于大部分醇类和烃类溶质.耐水,无机盐,酸和碱.易于成型和机械加工,具有优良的物理机械性能和低温抗冲击性,电性能,耐磨性,尺寸稳定性,耐化学性,染色性等 ABS的多功能性来源于其三种音组成单体丙烯脯,丁二烯,苯乙烯.A代表丙烯脯,提供抗化学性和稳定性;B代表丁二烯,提供韧性和冲击性能;S代表苯乙烯,提供刚性和加工性能.ABS具有优良的流动性能和良好的综合性能BAYER ABS经常出现难色的现象,应引起我们的注意 用途：玩具、家私、运动用品、机壳、日用品、把手、齿轮

3.PP

模温：20-50 料筒温度:160-230 干燥时间：1-2H 干燥温度：70（热风） 收缩率：1.01-1.025 常取：1.016 易燃度：颇易 自灭力：无 熔点：176 常取壁厚：因为比较软身，而且基于缩水的问题，所以不能太厚，一般为1, 1.2, 1.5mm。溢边值：0.01-0.02 特性：半透明、易成形有弹性、韧度强、延伸性大、但不可涂胶水 用途： 包装胶袋、拉丝、带、绳、玩具、日用品、瓶子、洗衣机部件

4.POM

模温：80-120 料筒温度:190-220 干燥时间：1-4H 干燥温度：85（热风） 收缩率：1.015-1.035 常取：1.016 易燃度：中等 自灭力：无 熔点：175 常取壁厚：一般为1, 1.2, 1.5, 2, 2.5, 3mm视乎产品大细而定。溢边值：0.01-0.02 特性：白色、延形、易成形耐磨、坚硬但脆弱，损坏时容易有利边出现 乳白色不透明的结晶性聚合物.密度1.42g/cm^3,熔点175摄氏度.分解温度235~240摄氏度.具有优良的染色性能,强度,刚度,耐冲击强度,抗蠕变性能,耐疲劳性,尺寸稳定,吸性小,能在85摄氏度水中长期使用.耐化学,耐油,使用温度范围广,可在-40~100摄氏度间长期使用.是一种性能优良的工程塑料 POM是一种密度高,结晶的线性高分子,它是一种润滑材料.POM的机械性能在工程塑料中最接近金属,尺寸稳定性好,耐水,油,耐化学试剂.具有优良的耐磨性能,是较理想的代替铜,锡等有色金属的工程塑料由于POM是一种高度结晶的线性高分子,因此,成型后产品成型收缩率很大,并且在不同的方向上材料的收缩率不同的 用途：轴承齿轮、齿轮、凸轮、泵把、电器

、弹簧

5.PVC

模温：20-40 料筒温度:150-180 干燥时间：2H 干燥温度：60-80（热风） 收缩率：1.01-1.05常取：1.02 易燃度：困难 自灭力：有 熔点：75-105 常取壁厚：因为多用由于figure上和多是实心，所以限制不大。溢边值： 特性：可透明、易成形柔软、坚韧而有弹性 用途：软管、硬管、软板、硬板、电线、电缆、鞋

6.PA66

模温：20-120 料筒温度:200-320 干燥时间：2-4H 干燥温度：80（除温） 收缩率：1.007-1.018常取：1.015易燃度：中等 自灭力：有 熔点：265 常取壁厚：。溢边值：0.01 特性：白色、延形、易成形 用途：机械配件、齿轮、拉丝、轴套、工具外壳、电器装置、薄膜

7.PBT

模温：40-70 料筒温度:220-270 干燥时间：2-4H 干燥温度：120-140（除温） 收缩率：1.009-1.022常取：易燃度：中等 自灭力：无 熔点：250 常取壁厚：。溢边值：0.01 特性：半透明、延形 用途： 电器配件、按钮配件、螺母、伐门、防护面罩

8.PMMA

模温：50-90 料筒温度:180-250 干燥时间：2-3H 干燥温度：70-100（除温） 收缩率：1.002-1.008常取：1.005易燃度：颇易 自灭力：无 熔点：100 常取壁厚：。溢边值：0.02-0.03 特性：透明、易成形 高透明无定形热塑性材料.透光率达90-92 %,优于硅玻璃.密度1.18g/cm^3,为硅玻璃的1/2.热分解温度200摄氏度以上.耐稀酸,碱,油脂等化学药品.不溶于水等,溶于芳烃,氯化烃,酮类等有机溶剂.具有良好的强度,耐气候性和绝缘性.易于机械加工,热塑成型和用溶剂粘合.但表面耐磨性,差易擦伤,耐热性较低.PMMA的流动性很差,对温度敏感,加工时对温度的控制应注意,易于采用较低的温度PMMA是聚酯类,成型前应严格的干燥 用途： 装饰品、太阳镜片、文具、表面、仪器表外壳、灯罩、广告牌