塑料模具材料
/ 2021/6/5 10:45:00
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隨著塑料產(chǎn)量的提高和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對
塑料模具提出了越來越高的要求，促進了塑料
模具的不斷發(fā)展。目前塑料模具正朝著高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展，推動了塑料
模具材料迅速發(fā)展。
我國目前用于塑料模具的鋼種，可按鋼材特性和使用時的熱處理狀態(tài)分類，見表3-2
表3-2 塑料模具用鋼分類
類 別 鋼 種 類 別 鋼 種
滲碳型 20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo,DT1,DT2,0Cr4NiMoV 預(yù)硬型 3Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo(SM2),5NiSCa,Y55CrNiMnMoV(SM1),4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn－WMoVS(8CrMn)
調(diào)質(zhì)型 45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C,4Cr5MoSiV,38CrMoAlA
耐蝕型 3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH)
淬硬型 T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr,9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV,45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV(GD)
時效硬化型 18Ni140級,18Ni170級,18Ni210級,10Ni3MnCuAl(PMS),18Ni9Co,06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl
對于我國傳統(tǒng)常用的塑料模具鋼，已有很多書藉資料作過詳細的論述，本節(jié)主要介紹我國近年研制和從國外引進并已在生產(chǎn)中推廣使用的塑料模具鋼。
一、滲碳型塑料模具用鋼
滲碳型塑料模具用鋼主要用于冷擠壓成形的塑料模。為了便于冷擠壓成形，這類鋼在退
火態(tài)須有高的塑性和低的變形抗力，因此，對這類鋼要求有低的或超低的含碳量，為了提高模具的耐磨性，這類鋼在冷擠壓成形后一般都進行滲碳和淬回火處理，表面硬度可達58～62HRC。
此類鋼國外有專用鋼種，如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內(nèi)常采用工業(yè)純鐵（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼，以及國內(nèi)最新研制的冷成形專用鋼
0Cr4NiMoV（LJ）。現(xiàn)介紹兩個典型鋼種。
（一）0Cr4NiMoV（LJ）鋼
1. 化學成分：表3-3是LJ鋼的化學成分。
表3-3 LJ鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)） （%）
C Mn Si Cr Ni Mo V
≤0.08 ＜0.3 ＜0.2 3.6～4.2 0.3～0.7 0.2～0.6 0.08～0.15
該鋼含碳量很低，因而塑性優(yōu)異、變形抗力低。鋼中主加元素為鉻，輔加元素為鎳、鉬、釩等，合金元素的主要作用是提高淬透性和滲碳能力，增加滲碳層的硬度和耐磨性以及心部的強韌性。
2.工藝性能：LJ鋼具有良好的鍛造性能和熱處理工藝性。
鍛造工藝：加熱溫度1230℃，始鍛溫度1200℃，終鍛溫度900℃。
退火工藝：加熱880℃，保溫2ｈ，隨爐緩冷至（冷速約40℃／h）650℃后出爐空冷，退火硬度100～105HBS，可順利地進行冷擠壓成形。
固體滲碳工藝：加熱930℃×（6～8）ｈ，滲后在850～870℃油淬，再進行200～220℃×2ｈ的低溫回火，熱處理后表面硬度58～60HRC，心部硬度為27～29HRC，熱處理變形微小。LJ鋼滲碳速度快，滲層深度比20鋼深一倍。
3.實際應(yīng)用：LJ鋼冷成形性與工業(yè)純鐵相近，用冷擠壓法成形的模具型腔輪廓清晰、光潔、精度高。LJ鋼主要用來替代10、20鋼及工業(yè)純鐵等冷擠壓成形的精密塑料模。由于滲碳淬硬層較深，基體硬度高，不會出現(xiàn)型腔表面塌陷和內(nèi)壁咬傷現(xiàn)象，使用效果良好。
（二）12CrNi3A鋼
1.化學成分：12CrNi3A鋼是傳統(tǒng)的中淬透性合金滲碳鋼，其成分見表3-4。該鋼含碳量較低，加入鎳、鉻合金元素，以提高鋼的淬透性和滲碳層的強韌性，尤其是鎳，在產(chǎn)生固溶強化的同時，明顯增加鋼的塑韌性。與其它冷成形塑料模具鋼相比，該鋼的冷成形性屬于中等。
表3-4 12CrNi3A鋼的化學成分 （質(zhì)量分數(shù)） （%）
C Si Mn Cr Ni P、S
0.09～0.16 0.17～0.37 0.30～0.60 0.60～0.90 2.75～3.25 ≤0.025
2.工藝性能：鍛造加熱溫度為1200℃，始鍛溫度1150℃，終鍛溫度大于850℃，鍛后緩冷，鍛后必須軟化退火。
退火工藝：740～760℃加熱，保溫4～6ｈ后以5～10℃／ｈ的速度緩冷至600℃，再爐冷至室溫，退火后的硬度＜160HBS，適于冷擠壓成形。
正火工藝：870～900℃加熱并保溫3～4ｈ后空冷，正火后硬度
