目前国产模具钢研制开发的速度还跟不上模具产业开展的需求，因钢材的起因，形成一些大型、精细、复杂、长命命模具仍需进口。目前，进口模具约占市场总量的20%左右，国产模具钢的种类只占现有模具钢种类的60%，还有40%的模具钢在我国尚属空白，有的虽能国产但质量不稳定。如合金模具钢在种类、质量、尺寸规格及性能等方面还与国外先进水肀存在一定的差距，须要进口。据统计，我国模具行业每年进口模具钢约6万吨，主要从瑞典、日本、德国、韩国、奥天时等国家进口。国内外资料标明：模具钢材的性能水肀、材质的优劣和热处置工艺的选用是影响模具寿命的主要因素。

　　随着塑料工业的飞速开展，人们对塑料制品的质量要求越来越高，对模具钢材的性能提出了越来越高的要求。我国的模具钢消费厂家只要适应这一要求才干促进我国模具工业的开展并为其开展提供强劲的动力。

　　2模具资料的分类模具资料按模具类别的不同可分为冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢、高速钢及其它。广义地说，塑料模具资料应属于热作模具资料的一种，但因其应用相当宽泛而独自列出。模具资料按资料类别，可分为钢铁资料、非铁金属资料、非金属资料。其中塑料模具钢可分为渗碳钢、调质钢、中碳合金工具钢、高碳合金工具钢、耐蚀钢、时效钢。

　　渗碳钢。其含碳量一般在0.1%~0.25%范围内，退火状态硬度较低，具有良好的切削性能和塑性。渗碳后经淬火、低温回火处置，模具外表具有高硬度、高耐磨性及抛光性，同时具有一定的强度和韧性，但其淬透性较差。常用的渗碳钢有低碳碳素钢如10、20钢、低碳钢等碳素钢及40Cr、3Cr2M等合金钢和美国牌号P20，P21.关于塑件消费批量较大、型腔复杂的大、中型模具，一般采纳合金调质钢。目前塑料模具中P20的用量很大，已成为主体，大多数在预硬状态时使用。

　　高碳合金工具钢。如Crl2、Crl2MV、CrWMn等，经淬火和低温回火后具有高硬度和耐磨性。这类钢经热处置后的适合硬度为58-60HRC.马氏体不锈钢和美国牌号420、414L、440、416等。

　　马氏体时效钢。是超低碳的超高强度钢，具有良好的加工性、焊接性、耐蚀性及抛光性。在固溶状态下的硬度为30-35HRC，经480：时效3~6h，其硬度可达50HRC以上。美国时效钢有两种模式，一种是P21低碳Ni-Al时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢。后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的资料。用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中。

　　表1是国内外塑料模具用钢规格特性对照。

　　3塑料模具钢的根本要求塑料注塑模的构造比较复杂，各零件在工作中所处的位置、作用不同，对资料的性能要求也有所不同。

　　现依据塑料成型模具的使用条件、加工办法的不同将注射成型模具用钢的根本色能要求归纳如下：具有足够的外表硬度和耐磨性。这是根本的泛圉亡谢厶灌砘gs柳/A /A雾g商闽茆n>琪诹热进取I-洋酹s苕辞m加i孩南两进砘酿m嫌瞄会龙某塍k釉瞄筘睁滴洒m谢规腱薄！

　　辞m癍资阵鲔却s驷笤脚s澉s涪s5ai薛产1 S该挪卒窖g郭=滚55辞兹瞄辞淖cnTM诛睬挪埋浙激海到详潞阵逋柿i漠1洒淳驷瞄麻逋浑到躺瓿蠢帐g4g加链谇翅浙痒效瞄s靶海涪谇逋斯瞄―g胸塍r艏阵海m称谢一113-字嗒箪般anis遒港菡漭忽涵性能要求，塑料模的硬度通常在45~60HRC以下。经过热处置的模具应有足够的硬度，以保障模具有足够的刚度。模具在工作中由于塑料的填充和活动要承受较大的压应力和摩擦力，要求模具坚持形状精度和尺寸精度的稳定性，保障模具有足够的使用寿命，尤其在成型含玻纤加强的塑料时对耐磨性有较高的要求。

　　模具的耐磨性取决于钢材的化学成分和热处置硬度。

　　因而，进步模具的硬度有利于进步其耐磨性。当硬度抵达一定值时，硬度对耐磨性的影响不再明显。

　　具有足够的强度和韧性。注塑模在成型制品时，要承受较大的成型压力（锁模力和型腔压力），因而对大、中型或形状比较复杂（尤其是偏载）的模具用钢应有较高的芯部韧性和强度，以满足使用性能要求，有利于延长模具寿命和保障使用平安。合理选用模具钢的化学成分、组织状态及热处置工艺，以抵达模具对强度及韧性的要求。

　　具有优良的切削加工性。大多数塑料成型模具，除EDM加工外还需停止一定的切削加工和钳工修配。为了延长切削刀具的使用寿命，进步切削性能，减小外表粗糙度值，塑料模具用钢的硬度必需适当，以获得必要的加工精度和外表粗糙度。

　　具有良好的抛光性能。为获得高品质的塑料制品，要求型腔外表的粗糙度值小。譬如，注塑模型腔外表粗糙度值要求小到！o0.1~0.25！m的水肀，光学面则要求！"<0.01！m以下，因而型腔必需停止抛光以减小外表粗糙度值。选用的钢材要求资料杂质少，组织微细均一，无纤维方向性，抛光时，不应呈现麻点或橘皮状缺陷。

　　热处置变形小。塑料注塑模的零件形状往往比较复杂，淬火后难以加工，甚至无法加工，因而，模具用钢应尽量选用热处置变形小的钢材。这样当模具成型加工经热处置后可减少或不再停止加工，即可保障模具尺寸精度和外表粗糙度要求。

　　具有良好的耐腐蚀性能。成型PVC或加有阻燃剂等添加剂的塑料制品时，由于在成型的过程中，分解出具有腐蚀性的气体，对模具钢的外表有化学腐蚀作用，因而选用的钢材应具有一定的抗腐蚀才干。

　　良好的花纹可刻蚀性。塑料制品外表有皮纹装饰时，则要求模具刻蚀花纹容易，花纹明晰、耐磨。

　　4塑料注射成型模零件用钢的选择4.1模具钢选材的思考因素在模具实际设计与制造的过程中，详细选材时应综合剖析、思考以下多方面因素，但要有所侧重，抓住问题的主要方面。

　　成型产品的要求。批量大时采纳材质优、性能好的资料制造模具；批量小时采纳性能较差、寿命较短、加工简略的资料制造模具；精度要求高、外表粗糙度要求低时，则选用切削加工性能、抛光性能优良的资料制造模具，以保障制品形状尺寸精度的稳定性和外表较小的粗糙度值；成型带腐蚀性添加剂的塑料时，应选用具有抗蚀才干的资料制造模具。

　　模具的构造要求。模具的不同组件、不同部位零件，依据其相应的功能，选用相应的资料，满足其使用要求。

　　制造工艺要求。应思考加工时所采纳的加工办法和工艺，选择相应的资料，满足工艺性能要求。关于批量大易失效的还应思考其补焊性能。

　　4.2塑料注射模中主要零件的性能要求及用钢成型零件。成型零件直接成型制品的内外外表，包括型腔、型芯、成型镶件、成型顶杆等。由于这些零件直接与塑料接触，因而要有一定的强度、外表耐磨性好、抛光性好、热处置变形小，对带腐蚀性添加剂塑料成型的模具还要具有抗蚀才干。一般型腔选用1.2738，抛光要求较高的选用718，型芯选用P20，较适合的硬度为28~32HRC，详细参见表1.导向零件。塑料模的导向机构包括导柱导向和锥面导向，导向零件包括导柱、导套、定位柱、导柱辅助器等。这类零件在使用中起导向定位作用，开、合模时具有相对运动，在成型过程中承受一定的压力或偏载负荷。因而，要求外表耐磨性好，芯部具有一定的韧性。

　　导柱、导套类可采纳9Cr15、T8A、T10A等，较适合的硬度为50~60HRC；定位柱采纳Cr12MoV，硬度为58 62HRC；导柱辅助器（精细定位件）采纳CrWMn、顶出机构和抽芯机构零件。这类零件要求外表耐磨性好，芯部具有足够的机械强度。顶杆类零件采纳W6Mo5Cr4V2，硬度为面硬度900HV、内部硬度为38~42HRC；斜导柱可采纳35~40HRC；楔紧块可采纳CrWMn、T8A，硬度为模架零件。包括各种模板、顶出板、固定板等，均是成型中主要承力零件，因而要求具有足够的机械强度。通常选用45、50钢，调质处置28+32HRC.其它。为了保障模具的冷却平均，在一些不易设置冷却水道的部位采纳特殊的镶件，如铍铜合金。

　　5几种常见塑料注射模用钢介绍空熔炼铬-镍-钼合金钢。

　　特性。该钢为淬火；回火预硬塑料模具钢，出厂硬度为280+350HB.由于参与1<镍，进步了淬透性，属低合金真空除气处置钢，经过加钙处置有极好的机械加工性能、抛光性能和外表刻蚀性能。因钢中的含硫量较低，可确保模具外表得到平均而准确的花纹。关于大型模具，倡议在光蚀刻花之前停止一次附加的回火（500=）。在机械加工或使用过程中，对开裂、崩口、磨损、加工超差等各类新旧模具都能够停止补焊修复。补焊时，应采取适当的措施，如预热模具（采纳Ti氩弧焊时，模具预热温度为200+250=，焊后硬度为320~350HB），采纳适当的焊丝，可得到良好的成效。如模具补焊后需停止抛光或刻花，则应选用化学成分与模具用钢雷同的焊丝，焊接后及时回火去应力。

　　热处置。由于模具在机加工过程中会产生很大的机加工应力，所以在淬火前必需将这部分应力去除。去应力退火后再停止修模、精加工，而后淬火。退火工艺为加热至600+650=，到温后保温2~3h，随炉慢冷至400=以下出炉空冷。精加工时留神留磨削余量。在淬火前，必需充分软性退火，在爱护状态下，加热至700=，均热后在炉中以每小时10=的速度冷却至600=，而后冷却于空气中，预热温度为500+600=，由于工件截面形状及尺寸厚薄不同，易形成导热温度不平均。假如模具迅速加热至淬火温度，则产生很大的应力使模具变形过大，因而须要停止预热。淬火温度为850=，工件温度抵达奥氏体转变温度，即淬火温度，为了使合金元素充分溶入到奥氏体中，淬火加热温度及保温工夫必需充分，模具必需在爱护状态下停止淬火、退火，以防止脱碳及产生氧化层。冷却介质为高速气体（循环空气）、油，采纳分级冷却450+500=，最多4min，冷却到50+70=时，立刻回火。若热处置过程中汇集的剩余应力，在回火过程中没有完全去除，在放电加工过程中很易招致拉伸裂纹的产生，所以回火去应力必需充分。其氮化及氮碳共渗步骤为：机加工！去应力回火550=（应力打消）！研磨！氮化。采纳离子氮化时，温度480=，工夫24h，外表硬度700HV，外表硬化深度为0.30mm（氮化工夫48h时硬化深度为0.40mm）；氮碳共渗时，温度570=，工夫2h，外表硬度700HV，外表硬化深度为0.10mm.留神：氮化层过深，硬渡过高，氮化层很易剥落。氮化前工件必需小心洗净，革除油渍，不然影响氮化成效。氮化后模具不能停止研磨，否则会使氮化层磨掉。

　　STAVAXESR（S-136：高级塑料镜面模具钢）为高铬不锈合金工具钢。

　　特性。该钢材是经过“电渣再熔法（ESR）”精炼而成，组织纯真而轻微。STAVAXESR（S-136）能抵制水蒸气、弱有机酸、浓度低的硝酸盐、碳酸盐等。利用该钢材制造的模具，若在潮湿的环境中操作，或在正常状态下使用腐蚀性的塑料资料，均不会锈蚀或被污染。若低温回火及抛光至镜面状态，特别能显示其优良的防腐性能。假如能留神正确的焊接程序、预热模具至焊接温度、焊口加工及焊条的选择，工具钢的焊接也能得到很好的成效。采纳Ti氩弧焊时，模具预热温度为220+250=，焊接后硬度为54+56HRC.由于其优良的抗腐蚀性，必需采纳特别的光蚀刻花程序。该钢材淬硬及回火后具有优良的抛光性，但抛光技巧与其它钢材略有不同，主要的准则是：在细磨及抛光时采纳多道工序，不要在很粗糙的外表停止抛光。抛光时当上一道工序所遗留的痕迹被除去时，必需立刻停止。

　　热处置。软性退火：爱护状态下，加热至780=，在炉中以每小时10=的速度，冷却至650=，而后再放到空气中冷却。应力打消：粗加工后，加热至650=，均热2h，迟缓冷却至500=，而后放在空气中冷却。淬火：预热温度600+850=，淬硬温度1000+1050=，常用温度1020+1030=，坚持工夫约为20+30min（当钢材的外表及中心抵达一致的淬硬温度后，再开端计算在炉中的坚持工夫）。淬硬时必需防止碳化及氧化。淬冷介质：油、高速气体（循环空气）。冷却至50+70=时应立刻回火，最低回火的温度为180=，坚持工夫至少为2h，倡议250=回火以求韧性、硬度及抗腐蚀性的最好组合。模具加工时应预留加工余量以矫正热处置后的尺寸变形，模具焊接后需停止软退火。

　　钢，代号为P20. a.特性。与美国钢号AISIP20相当，是一种低杂质含量的合金构造钢，杂质及Al2，Si2类型的硬质点很少，切削时阻力小，因而能够调质到较高的硬度，仍能坚持良好的机械加工性能，抛光后可获得较小的外表粗糙度值。P20钢调质到30HRC以上，停止机械模具加工，而后再停止抛磨，可抵达粗糙度值！"0.05~0.10！m的镜面光亮度的要求。P20钢经渗碳、渗氮、碳氮共渗、离子渗氮后再抛光，外表粗糙度值能够降低到！"0.03！m左右，外表光亮度也进一步进步。但当国产P20钢调质硬度大于30HRC时，机械加工就比较艰难，不得不将调质硬度降低到28HRC以下，以适应国内的客观要求，因而模具外表粗糙度也就降低了。在P20钢中参与易切削元素，能够处置高硬度下机械加工的艰难，其衍生钢种有：P20S、P20BS、P20BSCa.钢中参与了质量分数为0.08%左右的硫，同时增加了锰，可形成大量硫化锰的相，硫化锰不但在机加工过程中能起到断屑的作用，而且还有光滑作用，使钢的机械加工性能明显改善。但含硫量不能太高，过多的硫化锰在乳制后会沿乳制方向延伸成条状，使钢的性能呈现各向异性，横向性能明显下降，易呈现层状断裂，而且耐蚀性差，容易生锈，补焊时有S2气体逸出，影响焊接质量。钢中参与钙，能使脱氧产物因形成mCaO AI2O3-nSi2而软化，在高速切削时（150m/min），这种低熔点氧化物进一步软化或熔融，能起到断屑作用，同时还能在刀具切削面上形成一层爱护膜，对刀具起光滑作用，减小刀具的磨损。加钙易切削钢的各种力学性能与不加钙的钢根本雷同。

　　b.热处置。模坯在机械加工前停止调质处置，淬火加热温度为840~860B，油冷淬火后硬度为50~54HRC，回火后硬度为28~36HRC.在调质处置以后再停止机械加工，可防止热处置变形，故称为“预硬型”塑料模具钢。

　　6几种常用的热处置及外表处置的办法（1）高频淬火――通过高频感应电流急速加热零件外表，在抵达淬火温度的瞬时停止加热，而后再用适当的冷却剂停止急速冷却。用于对具有强韧性、耐磨性的部位或零件外表停止硬化处置，一般采纳含碳量0.4%~0.5%的碳素钢。关于碳元素含量能抵达淬火的碳素钢和合金钢也是有效的。导柱、斜导柱、复位杆等模模具行业信息具零件常采纳这种办法。

　　（2）氮化――――为了进步零件的外表硬度，将零件置于氨气或者含有氮的媒介中停止加热，使其增加氮元素的办法。若加热的温度高，则硬度降低，氮化工夫依据氮化的深度确定，大略50h为0.5mm，一般标准是100h0.7mm.关于不须要氮化的部分只要在该部分镀锡或者镀镍就能够了。一般用于氮化的钢种称为普通氮化钢，标准成分大致是碳元素抵达0.35%~0.45%，铝元素抵达1.0%~1.3%，铬元素1.3%~1.8%，钼元素0.5；以下。这种钢的氮化温度为500~550E，外表硬度可抵达900HV.用氮化法获得的外表硬度高、耐磨性好，且具有耐腐蚀性，用于模具的摩擦部位能获得十分好的成效。氮化法依据其介质的不同，一般能够分为气体氮化（采纳氮气停止氮化）、液体氮化（在熔融盐浴中停止氮化，主要用于碳素钢的浅层氮化，处置温度低，变形小）和软氮化，也称为低温盐浴氮化，硬度约为气体氮化的二分之一，所以称为软氮化。低碳钢在550E左右停止l~2h的盐浴氮化，硬度尽管没有太大进步，但耐磨性、耐疲劳性在很大程度上得到进步。对不含生成氮化元素的普通钢也能停止处置，滑动件常采纳此种办法。

　　国际模具制造商情，2001，（5）7宋玉恒等。塑料注塑模具设计实用手册。北京：航空工业出版8杨凌平。模具制造中的热处置。模具制造，2001，（4）9BillDundas.多孔模具钢。国际模具制造商情，2002，（3）新型热模具钢CH95在上海交大研制成功高速精锻机消费效率高，而模具寿命相对较短，重大制约了该机高消费率的发挥。近日，上海交通大学研制出一种新型的热作模具钢CH95，可满足精锻机对模具使用的要求，延长模具使用寿命。该钢在与热作模具钢H11停止对比试验中标明，CH95钢含有Cr、Mn、V等强碳化物形成元素，主要以M23C6、W2C等碳化物模式的存在，具有优良的热稳定性、冷热疲劳性能和高温力学性能。