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塑料制品已在工業(yè)及日常生活中得到廣泛應(yīng)用。塑料模具已向精密化、大型化方向發(fā)展，對塑料模具鋼的性能要求越來越高。塑模鋼的性能應(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。一般要求塑料模具鋼有良好的綜合性能，對模具材料的強度和韌要求不如冷作和熱作模具高，但對材料的加工工藝性能要求高，如熱處理工藝簡便、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)良等。
塑料模具鋼所要求的基本性能如下：
1)綜合力學(xué)性能 成型模具在工作過程中要受到不同的溫度、壓力、侵蝕和磨損用。因此要求模具材料組織均勻，無網(wǎng)狀及帶狀碳化物出現(xiàn)，熱處理過程應(yīng)具有較小的氧化、脫碳及畸變傾向，熱處理以后應(yīng)具有一定的強度。為保證足夠的抗磨損性能，許多塑料模具經(jīng)調(diào)質(zhì)后再進行滲氮或鍍鉻等表面強化處理。
2)切削加工性能 對于大型、復(fù)雜和精密的注射模具，通常預(yù)硬化到28~35HRC之間，再進行切削和磨削加工，至所要求的尺寸和精度后再投人使用，從而排除熱處理變形、氧化和脫碳的缺陷。因此常用加入易切削元素S、Co和稀土，以改善預(yù)硬的切削加工性能。
3)鏡面加工性 能做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。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)。高的硬度、細(xì)小而均勻的顯微組織、非金屬夾雜少，均有利于鏡面拋光性提高。鏡面拋光性要求高的塑料模具鋼常采用真空熔煉、真空除氣。
4)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，皮革工業(yè)中大型皮紋壓花版，都要求模具鋼有良好的圖案光刻性能。圖案光刻性能對材質(zhì)的要求與鏡面拋光性能相似，鋼的純潔度要高，組織要致密，硬度要高。
5)耐蝕性能 含氯和氟的樹脂以及在ABS樹脂中添加抗燃劑時，在成型過程中將釋放出有腐蝕性的氣體。因此，這類塑料模具要選用耐蝕塑料模具鋼，或鍍鉻，或采用鎳磷非晶態(tài)涂層。
另外，還要求塑料模具鋼有良好的預(yù)硬化性能、較高的冷壓性能和補焊性能等。
塑料模具鋼根據(jù)化學(xué)成分和使用性能，可以分為：滲碳型、預(yù)硬化型、耐蝕型、時效硬化型和冷擠壓成形型等。它們的熱處理分述如下。
1.滲碳型塑料模具鋼的熱處理
受沖擊大的塑料模具零件，要求表面硬而心部韌，通常采用滲碳工藝、碳氮共滲工藝等來達到此目的。
一般滲碳零件可采用結(jié)構(gòu)鋼類的合金滲碳鋼，其熱處理工藝與結(jié)構(gòu)零件基本相同。對于表面質(zhì)量要求很高的塑料模具成型零件，宜采用專門用鋼。熱處理的關(guān)鍵是選擇先進的滲碳設(shè)備，嚴(yán)格控制工藝過程，以保證滲碳層的組織和性能要求。
滲碳或碳氮共滲工藝規(guī)范可參考熱處理行業(yè)工藝標(biāo)準(zhǔn)：JB/T3999-1999《鋼的滲碳與碳氮共滲淬火回火處理》。
常用滲碳型橡塑模具鋼有20、20Cr、l2CrNi2、l2CrNi3、l2Cr2Ni4、20Cr2Ni4鋼等。
1）l2CrNi3鋼 l2CrNi3鋼是傳統(tǒng)的中淬透性合金滲碳鋼，冷成形性能屬中等。該鋼碳含量較低，加入合金元素鎳、鉻，以提高鋼的淬透性和滲碳層的強韌性，尤其是加入鎳后，在產(chǎn)生固溶強化的同時，可明顯提高鋼的塑性。該鋼的鍛造性能良好，鍛造加熱溫度為
l2CrNi3鋼主要用于冷擠壓成形復(fù)雜的淺型腔塑料模具，或用于切削加工成形的大、中型塑料模具。采用切削加工制造塑料模具，為了改善切削加工性能，模坯需經(jīng)正火處理。采用冷擠壓成形型腔，鍛后必須進行軟化退火工藝。
12CrNi3鋼采用氣體滲碳工藝時，加熱溫度為900~
2）20Cr2Ni4鋼 20Cr2Ni4鋼為高強度合金滲碳鋼，有良好的綜合力學(xué)性能，其淬透性、強韌性均超過l2CrNi3鋼。該鋼鍛造性能良好，鍛造加熱溫度為
2.預(yù)硬化型塑料模具鋼的熱處理
預(yù)硬型塑料模具鋼是指將熱加工的模塊，預(yù)先調(diào)質(zhì)處理到一定硬度(一般分為10HRC、20HRC、30HRC、40HRC四個等級)供貨的鋼材，待模具成形后，不需再進行最終熱處理就可直接使用，從而避免由于熱處理而引起的模具變形和開裂，這種鋼稱預(yù)硬化鋼。預(yù)硬化鋼最適宜制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料模具。常用的預(yù)硬型橡塑模具鋼有3Cr2Mo(P20)、3Cr2NiMo(P4410)、8Cr2MnWMoVS、4Cr5MoSiVl、P20SRe、5NiSCa等。
1) 3Cr2Mo鋼 3Cr2Mo(現(xiàn)為SM3Cr2Mo)鋼是最早列入標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)硬化塑料模具鋼，相當(dāng)于美國P20鋼，同類型的還有瑞典(ASSAB)的718、德國的40CrMnMo7、日本的HPM2鋼等。3Cr2 Mo鋼是GB/T 1299-1985中惟一的塑料模具鋼，主要用于聚甲醛、ABS塑料、醋酸丁酸纖維素、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PEF)、聚乙烯(DPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等熱塑性塑料的注射模具。
我國某廠推薦的3Cr2Mo鋼的強韌化熱處理工藝：淬火溫度840~
美國標(biāo)準(zhǔn)(AISI SAE)推薦的P20鋼滲碳后的熱處理工藝：淬火溫度820~
2）8Cr2MnWMoVS (8Cr2S)鋼 為了改善預(yù)硬化鋼的切削加工性，在保證原有性能的前提下添加一種或幾種易切削合金元素，成為一種易切削型的預(yù)硬化鋼。
8Cr2S鋼是我國研制的硫系易切削預(yù)硬化高碳鋼，該鋼不僅用來制作精密零件的冷沖壓模具，而且經(jīng)預(yù)硬化后還可以用來制作塑料成型模具。此鋼具有高的強韌性、良好的切削加工性能和鏡面拋光性能，具有良好的表面處理性能，可進行滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理。
8Cr2S鋼熱處理到硬度為40~42HRC時，其切削加工性相當(dāng)于退火態(tài)的Tl
8Cr2S鋼的淬火加熱溫度為860~
