塑料模具钢的性能及分类， 模具材料的主要性能指标

塑料模具钢的性能及分类

塑料模具钢的热处理工艺技术要求具有如下特点。
① 保证适中的硬度和良好的韧性。
② 保证淬火变形小。
③ 模具在热处理时，应特别注意对型腔表面的保护，防止其产生各种热处理缺陷。
④ 热固性塑料模具长期在受热，受压条件下工作，热处理应具有较高的抗塌陷能力。
⑴渗碳型塑料模具钢
①渗碳型塑料模具钢的性能
渗碳型塑料模具钢主要应用于冷挤压成型塑料模具，一般要求含碳量较低，含碳量为0.1%~0.25%，同时钢中加入CR、Ni元素，以能提高钢的淬透性，并且对铁素体固溶强化作用也较小，而Si元素的含量应尽量低。此类钢在冷挤压成型后一般需要进行渗碳和淬火、回火处理，可使模具型腔表面具有高的硬度和耐磨性，表面硬度可以达到58~62HRC，而中心部分具有较好的韧性。
②渗碳型塑料模具钢的种类
我国渗碳型塑料模具钢常用的种类有碳素渗碳钢和合金渗碳钢，前者有10、20钢，后者有20CR、12CRNI3A、20CR2NI4、2CRNI3MOALS等。
⑵预硬型塑料模具钢
①预硬型塑料模具钢的性能
预硬型塑料模具钢是钢厂供货时已预先对模具钢进行了热处理，使之达到了模具使用时的硬度。根据模具的工作条件，这个硬度范围变化较大，较低硬度为25~35HRC，较高硬度为40~50HRC。这样模具切削加工成形后不再进行热处理而直接进行使用，从而避免了由于热处理而引起的模具变形和裂纹问题。
②预硬型塑料模具钢的种类
预硬型塑料模具钢分为调质预硬型塑料模具钢和易切削预硬型塑料模具钢。
前者常用的种类有10、20钢，后者有3CRMO 、3CR2MNNIMO、42CRMO、4CR5MOSIV、5CRNIMNMOSCA、8CR2MNWMOVS（8CR2S）、40CRMNVBSCA、Y55CRNIMNMOV（SM1）、日本大同模具钢PX4、PAC5000、瑞典一胜百模具钢618HH、718HH（Impax HH）、德国葛利兹模具钢1.2311、1.2738、1.2711等。

模具材料的主要性能指标
韧性
韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗产生裂纹的一个特性，反映了模具的脆断抗力，常用冲击韧度Ax来评定。冷作模具材料因多在高硬度状态下使用，在此状态下Ax值很小，很难相互比较，因而常根据静弯曲挠度的大小，比较其韧性的高低。工作时承受巨大冲击载荷的模具，须把冲击韧度作为一项重要的性能指标。如通常要求锤锻模具用钢的A、值不应低于30/CM2，而压力机模具用钢的冲击韧度可低于锤锻模用钢。对于某些热作模具材料和高强度冷作模具钢，有时还需考虑其断裂韧度。
韧性不是单一的性能指标，而是强度和塑性的综合表现。影响韧性的因素主要是钢的成分、组织和冶金质量。碳含量愈低，杂质愈少，钢的韧性愈高；细晶粒组织、板条状马氏体组织、下贝氏体组织和高温回火组织都具有高的韧性。
疲劳性能
模具工作时承受着机械冲击和热冲击的交变应力，热作模具在工作过程中，热交变应力会更明显地导致模具热裂。受应力和温度梯度的影响，往往在型腔表面形成浅而细的裂纹，它的迅速传播和扩展会导致模具失效。
影响疲劳抗力的因素取决于钢的化学成分及组织的不均匀性，如钢中化学成分不均匀或存在非金属夹杂物、气孔、显微裂纹等均可导致钢的疲劳抗力降低，因为在交变应力的作用下，首先在这些薄弱地区产生疲劳裂纹并发展成为疲劳破坏。
耐热性
热作模具、部分成形模具或冷作模具等，由于工作温度较高，通常需要考虑模具材料的耐热性。当模具工作温度升高时，在常温下各种起强化作用的介稳组织要转变为稳定组织（如马氏体分解、碳化物聚集长大等），这将导致材料的强度、硬度等力学性能指标下降，同时氧化情况也趋于加重。因此，保证耐热性的关键是模具的组织应有较好的热稳定性。高温材料的热稳定性常以600~700℃时的屈服强度表示，它与钢的回火稳定性有关。因此加入某些合金元素提高钢的再结晶温度、增加钢中基体组织和碳化物的稳定性都能增加钢的耐热性。七、耐蚀性
部分塑料模和压铸模在工作时，受到被加工材料的腐蚀，从而加剧模腔表面磨损。所以这些模具材料应具有相应的耐腐蚀性。合金化或进行表面处理是提高模具钢耐蚀性的主要方法。