塑料模具鋼的特性有哪些？

塑料模具鋼的特性有哪些？

   塑料制品在工業(yè)及日常生活中得到了廣泛應(yīng)用，塑料模具已向精密化、大型化和多型腔化的方向發(fā)展，對(duì)塑料模具鋼的性能要求越來越高，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有獨(dú)立的塑料模具鋼種系列。塑料模具鋼的性能應(yīng)根據(jù)塑料種類、制品用途、成型方法和生產(chǎn)批量大小而定。一般要求熱處理工藝簡(jiǎn)便，熱處理變形小或者不變形，預(yù)硬狀態(tài)的切削加工性能好，鏡面拋光性能和圖案蝕刻性能優(yōu)良，表面粗糙度低，使用壽命長(zhǎng)。

① 切削加工性能 對(duì)于大型、復(fù)雜和精密的擠壓和注射模具，通常預(yù)硬化到28-35HRC之間，再進(jìn)行切削和磨削加工至所要求的尺寸和精度后，直接投入使用，從而避免了熱處理變形、氧化和脫碳的缺陷。加入易切削元素S、Co和稀土，用以改善硬鋼的切削加工性能。

② 鏡面加工性能 激光盤和塑料透鏡等塑料制品的表面粗糙度要求很高，主要由模具型腔的粗糙度來保證，一般模具型腔的粗糙度要比塑料制品的高一級(jí)。模具鋼的鏡面加工性能與鋼的純潔度、組織、硬度和鏡面加工技術(shù)有關(guān)。硬度高、顯微組織細(xì)小而均勻、非金屬夾雜少，均有利于提高鏡面拋光性。鏡面拋光性要求高的塑料模具鋼常采用真空熔煉或真空除氣。

③ 圖案蝕刻性能 某些塑料制品表面要求呈現(xiàn)清晰而豐滿的圖案花紋，還有皮革工業(yè)中的大型皮紋壓花版，都要求模具鋼有良好的圖案光刻性能，圖案光刻性能對(duì)材質(zhì)的要求與鏡面拋光性能相似，鋼的純潔訂要高，組織要致密，硬度要高。

④ 耐蝕性能 含氯和氟的樹脂以及在ABS樹脂中添加抗燃劑時(shí)，在成型過程中將釋放出有腐蝕性的氣體。對(duì)于這類塑料模具要選用耐蝕塑料模具鋼或表面鍍鉻或采用鎳磷非晶態(tài)表面涂層。

除上述特殊性能要求外，還要求塑料模具鋼具有好的耐磨性和補(bǔ)焊性能。

2.新型塑料模具鋼的種類和特性

目前，我國(guó)尚未形成獨(dú)立的塑料模具鋼系列，用鋼水平不高，多沿用一些傳統(tǒng)鋼種，常用的有45、40Cr、T10A、38CrMoA1、5CrNiMo、4Cr5MoV1Si、CrWMn和Cr12MoV等。為避免模具熱處理變形，不得不使用退火、正火態(tài)45鋼或40Cr.這種模具硬度低，不耐磨損，表面粗糙度大，影響制品外觀質(zhì)量，對(duì)于型腔復(fù)雜、硬度要求高的模具，采用合金鋼CrWMn、Cr12MoV制造，其熱處理變形難于控制而達(dá)不到要求。近年來我國(guó)相繼引進(jìn)一些國(guó)外通用塑料模具鋼種并自行研制了許多新型塑料模具鋼，其化學(xué)成分見表，根據(jù)化學(xué)成分和特殊性能，這些鋼種可分為預(yù)硬質(zhì)型、預(yù)硬易切削型、時(shí)效硬化型和冷擠壓成型型等四種類型。

① 預(yù)硬調(diào)質(zhì)型 屬于這類鋼種的有P20、718(瑞典）和H13鋼。718鋼可視為P20鋼的改良型，H13鋼是典型熱作模具鋼。這些鋼的含碳量為0.30%-0.50%，屬Cr-Mo系調(diào)質(zhì)鋼。通過添加Ni、Mn、V和Si合金元素，進(jìn)一步提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，使在大截面上保持組織和性能的一致性。這些鋼大都在鋼廠進(jìn)行充分鍛打制成模塊，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理至要求的硬度30HRC左右，供給用戶直接制模，不需要再熱處理，因而完全避免了熱處理變形，這類鋼廣泛用于制造大、中玵精密注塑模。

② 預(yù)硬易切削形 屬于此類型鋼的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。與預(yù)硬調(diào)質(zhì)鋼相比，其碳含量提高了，并加入了一定量易切削元素S或S-Ca,改善切削性能，單一S系鋼，在低、中速切削條件下具有良好的切削性能。由于鋼中MnS在熱變形后會(huì)沿變形方向伸長(zhǎng)，增加了鋼的各向異性，使鋼的橫向塑性和韌性顯著降低。采用S-Ca復(fù)合系和噴射冶金技術(shù)，可以改善鋼中MnS的形態(tài)和分布，從而改善鋼的等向性能。因此提高鋼中含碳量和調(diào)質(zhì)硬度為36-45HRC時(shí)，用戶不需再熱處理，可直接制造模具，仍能順利進(jìn)行切削加工，且降低了模具表面粗糙度，提高了耐磨性能，這類預(yù)硬易切削塑料模具鋼適用于大、中型注塑模的制造。

③ 時(shí)效硬化型 屬于此類鋼的有25CrNi3MoA1\PMS\SM2和06CrNi6MoVTiA1鋼等。其中PMS鋼具有優(yōu)異的鏡面拋光性能。這類鋼屬于低碳、低鎳時(shí)效硬化型。經(jīng)高溫奧氏體固溶處理得低碳板條馬氏體，其硬度約為50HRC，為了切削加工，需經(jīng)高溫回火，得回火索氏體，硬度降低為24HRC，加工好模具型腔后，在500-540℃時(shí)效處理過程中，析出NiA1合金相，從而使基體硬度回升至40HRC.這種時(shí)效處理的變形量很小，可以控制在萬(wàn)分之五以下，這類鋼很適于制作高精度塑料模，還可在軟化處理至低厚度后，用作冷擠成型法制造復(fù)雜型腔模具。

④ 冷擠壓成型型 屬于此類鋼的只有LJ和8416兩個(gè)鋼號(hào)。后者是引進(jìn)瑞典的鋼號(hào)。鋼中含碳量很低，這類鋼具有優(yōu)異的冷擠壓成型性和熱處理工藝性能。鋼中添加少量多元合金元素用以提高鋼的淬透性而使固溶體強(qiáng)化效果較弱。經(jīng)退火后，其硬度很低，一般≤130HBS，使鋼具有良好的冷擠壓成型模性能。制成模具后進(jìn)行高濃度滲碳，并進(jìn)行淬火和回火處理，使模具表面層硬度高、耐磨損，而心部仍保持良好的強(qiáng)韌性能。這種方法適用于需要重復(fù)制造型腔或淺型腔的塑料模具，可以降低成本，提高生產(chǎn)率。