(1)機(jī)械加工性能優(yōu)良  塑料模具型腔的幾何形狀非常復(fù)雜，而且要求加工深孔、深溝槽、窄縫等難加工部位。鋼材必須具有易切削的性能，在選擇鋼材時(shí)，如果其他條件都能滿(mǎn)足，則這一條件是最后選定時(shí)的依據(jù)。(2)拋光性能優(yōu)良  無(wú)論何種塑料模具，其型腔的允許表面粗糙度極小，幾乎都要求能做到鏡面光澤。而要達(dá)到鏡面光澤，鋼材必須具有≥38HRC的硬度，而硬度達(dá)到55HRC為最佳，要達(dá)到鏡面光澤，首先鋼材中的夾雜物要盡量少，而且不能有氣泡存在，并且顯微組織均勻。在大量生產(chǎn)中用的模具，表面

隨著塑料制件種類(lèi)的增加和質(zhì)量要求的提高，以及塑料制件成型工藝趨向高速化、大型化、精密化和多型腔化，對(duì)塑料模具材料還提出了較高的加工工藝性能要求。1、鍛造性能  材料的導(dǎo)熱性好，在加熱過(guò)程中容易內(nèi)外熱透。材料塑性好，變形抗力小，鍛打時(shí)不易出現(xiàn)開(kāi)裂，可鍛性好。2、機(jī)械加工性能  塑料模具型腔的幾何形狀大多比較復(fù)雜，型腔表面要求質(zhì)量高，難加工部位較多；因此，模具材料應(yīng)具有優(yōu)良的可加工性和磨削加工性能。對(duì)較高硬度的預(yù)硬化塑料模具鋼，為了改善可加工性能，通常向鋼中加入S、Pb、Ca、S

3Cr2Mo鋼是引進(jìn)的美國(guó)塑料模具鋼常用牌號(hào)，也是GB/T  1299-2000《合金工具鋼》中正式納標(biāo)的唯一一種塑料模具鋼。1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)?；瘜W(xué)成分見(jiàn)表1。表1  3Cr2Mo鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）CSiMnCrMoP、S0.28～0.400.20～0.800.60～1.001.40～2.000.30～0.55≤0.030臨界相變點(diǎn)：Ac1 770℃、Ac3 825℃、Ar1 640℃、Ar3 760℃、Ms 300℃、Mf 120℃。2、工藝性能。①鍛造：加熱溫度110

1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。3Cr2NiMo鋼是3Cr2Mo鋼的改進(jìn)型，是在3Cr2Mo鋼中添加了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%~1.2%的鎳，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。國(guó)內(nèi)試制的P4410鋼實(shí)際成分，與瑞典生產(chǎn)的P20鋼改進(jìn)型718鋼一致。表1  P4410的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）CMnSiCrMoNiPS0.28～0.400.60~1.000.20～0.801.40~2.000.30～0.550.80～1.20≤0.020≤0.015臨界相變點(diǎn)：Ac1 725℃、Ac3 810℃、Ms 280℃。2、生產(chǎn)工藝

25CrNi3MoAl鋼屬低鎳無(wú)鈷時(shí)效硬化鋼，這是參考了國(guó)外同類(lèi)鋼的成分，并根據(jù)我國(guó)冶煉工業(yè)的特點(diǎn)及使用廠(chǎng)對(duì)性能的要求加以改進(jìn)而研制的一種新型時(shí)效硬化鋼，為我國(guó)時(shí)效硬化型精密塑料模具專(zhuān)用鋼種填補(bǔ)了空白。1、化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1    25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）臨界相變點(diǎn)：Ac 1740℃、Ac3 780CC、Ms 290℃。2、力學(xué)性能。①硬度：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度固溶及時(shí)效處理后的硬度分別見(jiàn)表2及表

選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線(xiàn)不同；同樣，不同類(lèi)型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。接下來(lái)小編主要介紹塑料模具的制造工藝路線(xiàn)和熱處理工藝的特點(diǎn)。1、低碳鋼及低碳合金鋼制模具例如20、20Cr、20CrMnTi等鋼的工藝路線(xiàn)為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成型→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。2、高合金滲碳鋼制模具例如12CrN13A

8Cr2S屬易切削精密塑料成型模具鋼，是為適應(yīng)精密塑料模和薄板無(wú)間隙精密沖裁模的需要而設(shè)計(jì)的，其成分設(shè)計(jì)采用了高碳多元少量合金化原則，以硫作為易切削元素。1、鋼的特點(diǎn)①熱處理工藝簡(jiǎn)便，淬透性好：空冷淬硬直徑在Φ100mm以上，空淬硬度為61.5~62HRC，熱處理變形小。當(dāng)860~ 900℃淬火，160~300℃回火時(shí)，軸向總變形率<0.09%，徑向總變形率<0.15%；②可加工性能好：退火硬度為207~ 239HBW，切削加工時(shí)，可比一般工具鋼縮短加工工時(shí)1/3以上。硬態(tài)40~ 45 HRC時(shí)，用高速

5NiSCa屬易切削高韌性塑料模具鋼，在預(yù)硬態(tài)(35~45HRC)韌性和切削加工性良好；鏡面拋光性能好，表面粗糙度Ra可達(dá)0.2~0.1μm，使用過(guò)程中表面粗糙度保持能力強(qiáng)；花紋蝕刻性能好，清晰、逼真；淬透性好，可作型腔復(fù)雜、質(zhì)量要求高的塑料模。該鋼在高硬度下(> 50HRC)，熱處理變形小，韌性好，并具有較好的阻止裂紋擴(kuò)展的能力。1)化學(xué)成分及臨界相變點(diǎn)。5NiSCa鋼采用中碳加鎳，其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。    表1    5NiSCa鋼

時(shí)效硬化型塑料模具鋼的共同特點(diǎn)是含碳量低、合金度較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過(guò)飽和固溶體。但是將此固溶體進(jìn)行時(shí)效處理，即加熱到某一較低溫度并保溫一段時(shí)間后，固溶體中就會(huì)析出細(xì)小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強(qiáng)化和硬化。并且，這一強(qiáng)化過(guò)程引起的尺寸、形狀變化極小。因此，采用此類(lèi)鋼制造塑料模具時(shí)，可在固溶處理后進(jìn)行模具的機(jī)械成形加工，然后通過(guò)時(shí)效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度，這就有效地保證了模具最終尺寸和形狀的精度。此外，此類(lèi)鋼往往采用真空冶煉或電渣重熔，鋼的純凈度高，所以鏡面拋

所謂預(yù)硬鋼就是供應(yīng)時(shí)已預(yù)先進(jìn)行了熱處理，并使之達(dá)到模具使用態(tài)硬度。這類(lèi)鋼的特點(diǎn)是在硬度30~40HRC的狀態(tài)下可以直接進(jìn)行成形車(chē)削、鉆孔、銑削、雕刻、精銼等加工，精加工后可直接交付使用，這就完全避免了熱處理變形的影響，從而保證了模具的制造精度。我國(guó)近年研制的預(yù)硬化型塑料模具鋼，大多數(shù)是以中碳鋼為基礎(chǔ)，加入適量的鉻、錳、鎳、鉬、釩等合金元素制成。為了解決在較高硬度下切削加工難度大的問(wèn)題，通過(guò)向鋼中加入硫、鈣、鉛、硒等元素，以改善可加工性能，從而制得易切削預(yù)硬化鋼。有些預(yù)硬化鋼可以在模具加工成型后進(jìn)行滲氮處理，在不降低

1、時(shí)效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進(jìn)行固溶處理，即把鋼加熱到高溫，使各種合金元素溶入奧氏體中，完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織。第二步進(jìn)行時(shí)效處理，利用時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能。2、固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進(jìn)行，加熱時(shí)間分別可?。?min/mm、2~2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時(shí)能準(zhǔn)確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火。3、時(shí)效處理最好在真空爐中進(jìn)行，若在箱式爐中進(jìn)行，為防模膛表面氧化，爐內(nèi)需通入保護(hù)氣氛，或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑，在裝箱

常用的淬硬型塑料模具鋼有：碳素工具鋼（如T7A、T8A）、低合金冷作模具鋼（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、CH-1鋼）、Cr12型鋼（如Cr12MoV鋼）、高速鋼（如W6Mo5Cr4V2鋼）、基體鋼和某些熱作模具鋼等。這些鋼的最終熱處理一般是淬火和低溫回火（少數(shù)采用中溫回火或高溫回火），熱處理后的硬度通常在45~50HRC以上。碳素工具鋼僅適用于制造尺寸不大，受力較小，形狀簡(jiǎn)單以及變形要求不高的塑料模；低合金冷作模具鋼主要用于制造尺寸較大、形狀較復(fù)雜和精度較高的塑料模；Cr12型鋼適用于制造要求

滲碳型塑料模具用鋼主要用于冷擠壓成型的塑料模。為了便于冷擠壓成型，這類(lèi)鋼在退火態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力，因此，對(duì)這類(lèi)鋼要求有低的或超低的含碳量，為了提高模具的耐磨性，這類(lèi)鋼在冷擠壓成型后一般都進(jìn)行滲碳和淬回火處理，表面硬度可達(dá)58~62HRC。此類(lèi)鋼國(guó)外有專(zhuān)用鋼種，如瑞典的8416、美國(guó)的P2和P4等。國(guó)內(nèi)常采用工業(yè)純鐵（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼，以及國(guó)內(nèi)最新研制的冷成型專(zhuān)用鋼IJJ。(1) LJ鋼1)化學(xué)成分。表4-10是LJ鋼的化學(xué)成分。表1 &n

為了提高塑料模表面耐磨性和耐蝕性，常對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?)塑料模鍍鉻是一種應(yīng)用最多的表面處理方法，鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)烈的鈍化能力，能長(zhǎng)久保持金屬光澤，在多種酸性介質(zhì)中均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。鍍層硬度達(dá)1000HV，因而具有優(yōu)良的耐磨性。鍍鉻層還具有較高的耐熱性，在空氣中加熱到500℃時(shí)其外觀(guān)和硬度仍無(wú)明顯變化。2)滲氮具有處理溫度低（一般為550~570℃），模具變形甚微和滲層硬度高（可達(dá)1000~1200HV）等優(yōu)點(diǎn)，因而也非常適合塑料模的表面處理。含有鉻、鉬、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能，

淬硬鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)主要有以下三個(gè)：1、形狀比較復(fù)雜的模具，在粗加工以后即進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行精加工，才能保證熱處理時(shí)變形最小，對(duì)于精密模具，變形量應(yīng)小于0. 05%。2、塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格，因此在淬火加熱過(guò)程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過(guò)熱等。應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱，若采用普通箱式電阻爐加熱，應(yīng)在模膛面上涂保護(hù)劑，同時(shí)要控制加熱速度，冷卻時(shí)應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì)，控制冷卻速度，以避免在淬火過(guò)程中產(chǎn)生變形、開(kāi)裂而報(bào)廢。一般以熱浴淬火為佳，也可采用預(yù)冷淬火的方式。3、

T8鋼可淬性高，但淬透性差，淬火變形較大，耐磨性良好，可加工性良好，耐熱性差。用于制造要求耐磨性高的結(jié)構(gòu)零件及尺寸小，形狀簡(jiǎn)單，一般要求的成型零件。熱處理工藝：①760~780℃水淬，180~200℃回火?？估瓘?qiáng)度為2050~2100MPa，硬度為60~63HRC，耐磨性一般，可加工性?xún)?yōu)，淬透性差，淬火不變形性差，耐熱性差；②790~810℃堿浴淬火，180~200℃回火?？估瓘?qiáng)度為2150～2250MPa，硬度為62～64HRC。  T10鋼熱處理工藝：①770~790℃水淬，180~200℃

1、預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的，一般不需熱處理，但有時(shí)需進(jìn)行改鍛，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理。2、預(yù)硬鋼的預(yù)備熱處理通常采用球化退火，目的是消除鍛造應(yīng)力，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，改善模坯的可加工性能或冷擠壓成型性能。3、預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡(jiǎn)單，多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿(mǎn)足模具的各種工作硬度要求。由于這類(lèi)鋼淬透性良好，淬火時(shí)可采用油冷、空冷或硝鹽分級(jí)淬火。表4-8所示為部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝。表1  部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝

2Cr13鋼，馬氏體鋼，調(diào)質(zhì)后具有較高強(qiáng)度、韌性和耐蝕性，耐磨性?xún)?yōu)，可加工性良好，淬透性良好，淬火不變形性良好，耐熱性一般。調(diào)質(zhì)并氮化后獲得高耐磨性和耐蝕性。熱處理工藝：①1010~1030℃油淬，650~ 700℃回火。抗拉強(qiáng)度為900~ 750MPa，伸長(zhǎng)率為>14%，沖擊韌度為75(kg·m/mm²)，硬度為230~375HBW，耐磨性差，可加工性良好，淬透性良好，淬火不變形性良好，耐熱性一般，耐蝕性良好；②1010~1030℃油淬，650~ 700℃回火，再氮化。硬度為800~

當(dāng)工作溫度超過(guò)700℃時(shí)，一般模具鋼的強(qiáng)度急劇下降，為此，國(guó)外發(fā)展了一些新型的熱作模具材料。對(duì)于700~800℃的模具，發(fā)展了CrMn系和NiCrMn系高溫模具鋼，如日立金屬的5Mn15Cr10V2，大同特殊鋼的8Mo2V2鋼等，在800℃下抗拉強(qiáng)度可大于600MPa。但該類(lèi)鋼導(dǎo)熱性較差，熱膨脹系數(shù)大，熱疲勞性能差。7Mn15Cr2A13V2WMo鋼是我國(guó)研制的無(wú)磁鋼，應(yīng)用較多，經(jīng)高溫固溶處理后的組織為奧氏體和少量的碳化物，固溶處理后硬度為20~22HRC左右，時(shí)效后的硬度可以達(dá)到47HRC左右，可用于高溫?zé)嶙髂＞?/p>

高淬透性鍛模用鋼一般為中、碳低合金鋼。5CrMnMo、5CrNiMn是通用型的熱鍛模用鋼，由于合金元素含量較低，淬透性較差，熱穩(wěn)定性也不高，并且鋼中不含V元素，晶粒容易粗大，模具的使用壽命低。為了適應(yīng)大截面鍛錘和鍛造壓力機(jī)的要求，需要較高淬透性和耐回火性的鍛模鋼，各國(guó)均開(kāi)發(fā)了新鋼種，如俄羅斯的4XM2φЧ、5X2MHV，UDDEHGLMToughteM鋼，日本大同特殊鋼的GF78，三菱制鋼開(kāi)發(fā)的HD14 (5CrNiMoV)，高周波鋼業(yè)公司開(kāi)發(fā)的KTVN (5CrNi3MoV)等。西方國(guó)家常用的是55NiCrMoV