模具材料介绍

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模具材料介绍
我国目前用于塑料模具的钢种,可按钢材特性和使用时的热处理状态分类：
1、渗碳型：20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo
2、预硬：Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo(SM2),5NiSCa,Y55CrNiMnMoV(SM1),4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn－WMoVS(8CrMn)
3、调质型：45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C,4Cr5MoSiV,38CrMoAlA
4、耐蚀型：3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH)
5、淬硬型：T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr,9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV,45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV(GD)
6、时效硬化型：18Ni140级18Ni170级,18Ni210级,10Ni3MnCuAl(PMS),18Ni9Co,06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl
一、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形的塑料模.为了便于冷挤压成形,这类钢在退 火态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含碳量,为了提高模具的耐磨性,这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理,表面硬度可达58～62HRC.此类钢国外有专用钢种,如瑞典的8416、美国的P2和P4等.国内常采用工业纯铁（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢,以及国内最新研制的冷成形专用钢 0Cr4NiMoV（LJ）.
二、淬硬型塑料模具用钢
（一）常用钢种及热处理
常用的淬硬型 塑料模具钢 有：碳素工具钢 （如T7A、T8A）、低合金冷作模具钢（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV钢）、Cr12型钢（如Cr12MoV钢）、高速钢（如W6Mo5Cr4V2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45～50HRC以上.
（二）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W6Mo5Cr4V2钢适于制造要求强度高和耐磨性好的塑料模 热作模具钢 适合于制造有较高强韧性和一定耐磨性的塑料模.
另外,GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬型 塑料模具钢 .由于该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好,淬火变形小,价格低,用此钢取代Cr12MoV钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模,不仅降低了成本,而且提高了模具的使用寿命.
三、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.这类钢的特点是在硬度30～40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等项加工,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.
我国近年研制的预硬化型塑料模具钢,大多数是以中碳钢为基础,加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成.为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题,通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素,以改善切削加工性能,从而制得易切削预硬化钢.有些预硬化钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理,在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高.
四、时效硬化型塑料模具钢
此类钢的共同特点是含碳量低、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.但是将此固溶体进行时效处理,即加热到某一较低温度并保温一段时间后,固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物,从而造成钢的强化和硬化.并且,这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小.因此,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形加工,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.
此外,此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔,钢的纯净度高,所以镜面抛光性能和光蚀性能良好.这一类钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和耐蚀性.
五、耐蚀塑料模具钢PCR
0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢属析出硬化 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.
六、其它塑料模具材料
（一）铜合金
用于塑料模材料的铜合金主要是铍青铜,如ZCuBe2、ZCuBe2.4等.一般采用铸造方法制模,不仅成本低,周期短,而且还可制出形状复杂的模具.铍青铜可通过固溶—时效强化,固溶后合金处于软化状态,塑性较好,便于机械加工.经时效处理后,合金的抗拉强度可达1100～1300MPa,硬度可达40～42HRC.铍青铜适用于制造吹塑模、注射模等,以及一些高导热性、高强度和高耐腐蚀性的塑料模.利用铍青铜铸造模具可以复制木纹和皮革纹,可以用样品复制人像或玩具等不规则的成型面.
（二） 铝合金
铝合金 的密度小,熔点低,加工性能和导热性都优于钢,其中铸造铝硅合金还具有优良的铸造性能,因此在有些场合可选用铸造铝合金来制造塑料模具,以缩短制模周期,降低制模成本.常用的铸造铝合金牌号有ZL101等,它适于制造要求高导热率,形状复杂和制造周期短的塑料模具.形变铝合金Lcq也是用于塑料模制造的铝合金之一,由于它的强度比ZL101高,可制作要求强度较高且有良好导热性的塑料模.
（三）锌合金
用于制作塑料模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金,