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塑料模具鋼材料與模具熱處理工藝
發布時間：
2017-06-05
來源：
塑料成形用模具產值已在模具工業總產值中占首位。中國過去無專用塑料模具用鋼。近年在引進國外塑料模具用鋼的同時，自行研制和開發出一些新的塑料模具專用鋼。
1、預硬型塑料模具鋼
這類鋼在鋼廠經過充分鍛打后制成模塊，預先熱處理至要求的硬度(一般預硬至30~35RHC)后，供使用單位制模。P20(即3Cr2Mo)是國外使用最廣泛的預硬塑料模具鋼，已列入我國合金工具鋼標準，八十年代以來已在我國一些工廠廣泛采用。718是瑞典生產的改型P20鋼，較P20有更高的淬透性，調質后可在大截面尺寸保持硬度均勻一致，亦在我國得到較廣泛地使用。
2、易切削預硬鋼
為了改善預硬塑料模具鋼的被切削性能，可加入易切削元素。美國、日本、德國都發展了一些易切削預硬鋼。國外易切削預硬鋼主要是S系，也有S-Se系、Ca系。但Se價格較貴。S系易切削鋼的各向異性較大，在截面增大時，硫化物的偏析比較嚴重。
我國研制了一些含硫易切削預硬塑料模具鋼，如8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)和S-Ca復合易切削塑料模具鋼5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)。5NiSCa鋼采用了S-Ca復合易切削系和噴射冶金技術，改善了硫化物的形態、分布和鋼的各向異性,在大截面中硫化物的分布仍比較均勻。5NiSCa鋼有高的淬透性和鏡面拋光性，模具硬度為35~45HRC時，可順利進行各種加工。
3、非調質塑料模具鋼
這種鋼不經調度處理，鍛、軋后可達到預硬硬度，有利于節約能源、降低成本、縮短生產周期。我國開發的這類鋼有：中碳錳硼系空冷貝氏體鋼、可用于制作塑料模和橡膠模;非調質塑料模具鋼2Mn2CrVTiSCaRe(FT),鋼中加入S、Ca、Re做為易切削元素，比S-Ca復合系易切削鋼有更好的切削性能;低碳MnMoVB系非調質貝氏體型大截面塑料模具鋼(B30)，鋼中加入S、Ca作為易切削元素，工業試生產表明400mm厚板坯熱軋后空冷，硬度沿截面分布較均勻。
4、時效硬化鋼
我國開發了幾種低鎳時效硬化鋼，這些鋼經調質后進行機械加工，再經時效，通過析出金屬間化合物提高硬度，熱處理后變形很小。時效硬化鋼適于制作高精度塑料模具、透明塑料用模具等。
這類鋼有25CrNi3MoAl、10Ni3Mn2AlCu(PMS)和06Ni6CrMoVTiAl等鋼。這些鋼經調質后，硬度為20~30HRC，可進行機械加工，再經時效，硬度可達38~42HRC、。
5、耐蝕塑料模具鋼
塑料制品在以化學性腐蝕塑料為原料時，模具需具有防腐蝕性能，一般采用耐蝕鋼制造模具，此時還要求有較好的耐磨性。常用的鋼種為4Cr13(420)、9Cr18、17-4PH。PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)是我國開發的一種耐蝕塑料模具鋼，有較好的綜合力學性能良好的抗蝕性。
5、硬質合金和鋼結硬質合金
硬質合金是用粉末冶金方法制造的一類復合材料。硬質合金的硬度很高、耐磨性好，有高的彈性模量和高的使用工作溫度。用于制作某些模具，模具使用壽命可提高數倍、數十倍以上。但硬質合金較脆，抗彎強度和韌性較差，且不能進行機械加工。硬質合金作為模具材料，主要用于拉絲模具、受沖擊力不大的冷擠和冷沖模具等。目前,我國已可生產各類牌號的硬質合金，基本上可以滿足國內市場的需要。
為了滿足制造集成電路板鉆孔用的微型鉆頭、計算機用的點陣打印針、精密工模具等的需要，近年來，各國都研制出一些微晶(WC晶粒小于1微米)和超細晶粒硬質合金(WC晶粒小于0.6微米),傳統的硬質合金中，WC晶粒尺寸為1.3～1.5微米。超細晶粒硬質合金彌補了常規硬質合金的許多不足，擴大了其應用范圍，在制造耐磨耐沖擊工模等方面取得了良好的效果。我國一些研究單位和硬質合金廠已研制出多種牌號的微晶硬質合金和超細晶粒硬質合金。開發高性能超細晶粒硬質合金目前仍是硬質合金研究的熱點。
鋼結硬質合金是以碳化物為硬質相，鋼作粘接相形成的復合材料。鋼結硬質合金有良好的耐磨性，其強度和韌性一般高于硬質合金，并具有可熱處理性、可切削加工性、可鍛性和可焊性這樣一些工藝性能。模具是鋼結硬質合金的主要應用領域。我國于60年代開始研制這種材料，已研制成多種牌號的鋼結硬質合金，用作模具的鋼結硬質合金，硬質相主要用TiC和WC，鋼的基體主要采用低合金鉻鉬鋼、中高合金工具鋼或高速鋼，如TiC系的GT35、R5、D1、T1和WC系的TLMW50、GW50、GJW50。鋼結硬質合金已用于制作冷鐓模、擠壓模、拉伸模、沖裁摸、拉絲模、熱鐓模等。
粉末冶金技術的發展和熱等靜壓的應用，導致七十年代無偏析粉末高速鋼的生產和使用，其主要特點是強韌性、可磨削性、等向性、熱處理工藝性都優于一般高速鋼，并有比較高的使用壽命。以后用此技術生產常規工藝無法生產的高碳高釩高耐磨冷模具鋼，這類鋼有較好的切削加工性和磨削性能，并有較好的韌性，制成的模具使用壽命與一些硬質合金相近。國外已生產多種牌號的粉末冶金高耐磨冷模具鋼，國內尚少研究。
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