[科普中国]-时效硬化型塑料模具用钢

时效硬化型塑料模具钢适用于制造预硬化钢的硬度满足不了要求，又不允许有较大热处理变形的模具。这种钢在调质状态进行切削加工，加工后通过数小时的时效处理，硬度等力学性能大大提高，时效处理的变形相当小，一般仅有0.01%~0.03%的收缩变形。若采用真空炉或辉光时效炉进行时效处理，则可在镜面抛光后再进行时效处理。时效硬化钢有低镍时效钢和马氏体时效钢两类。我国现有的低镍时效硬化钢有25CrNi3MoAl钢、SM2钢( Y20CrNi3IMnMo)、PMS钢(10Ni3MnCuAl)和06钢(06Ni6Cr- MoVTiAl)等。

塑料模具材料的热加工工艺性能(1)具有良好锻造工艺性能。热锻变形拉力小，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂、冷裂及析出网状碳化物倾向小。

(2)具有良好铸造工艺性能。金属铸造流动性要好，收缩性小，避免白口化、马口化。

(3)具有良好的焊接性能。焊接的接合性能和使用性能要好。

(4)具有良好的热处理加工性能。淬透性、淬硬性、回火稳定性、过热敏感性要好。淬火变形与开裂的倾向小。

(5)具有良好的电加工性。模具材料在电加工过程中有时会出现一般机械加工不会出现的问题。1

塑料模具材料的冷加工工艺性能(1)具有良好的切削加工工艺性。因为塑料模具型腔的几何形状大多比较复杂，型腔表面质量要求高，难加工部位相当多，所以塑料模具材料应具有良好的切削加工工艺性能。

(2)具有良好的镜面抛光性能。一般塑料模具型腔面的表面粗糙度Ra值为0.16～0.08μm，粗糙度低于0.4μm时，可呈镜面光泽，尤其是用于透明塑料制品的模具，对模具材料的镜面抛光性能要求更高。镜面抛光。性能不好的材料，在抛光时会形成针眼、空洞和斑痕等缺陷。模具的镜面抛光性能主要与模具材料的纯净度、硬度和显微组织等因素有关。硬度高、晶粒细有利于镜面抛光；硬脆的非金属夹杂物、宏观和微观组织的不均匀性，则会降低镜面抛光性能。因此，镜面抛光性能好的模具钢大多是超洁净钢。1

种类我国现有的低镍时效硬化钢有25CrNi3MoAl 钢、SM2钢( Y20CrNi3IMnMo)、PMS钢(10Ni3MnCuAI)和06钢(06Ni6Cr-MoVTiAl)等。06钢采用850CX8h固溶处理后，硬度为20~28HRC，切削性能和抛光性能都很好，经500~550℃X4h时效处理后，硬度为43~48HRC，时效处理的变形很小，适用于制作高精度塑料模具、透明塑料模具等。PMS钢具有优良的镜面加工性能，模具表面粗糙度可达Ra0.05pm，适用于制造要求高镜面、高精度的各种塑料模具。如光学镜片模具，磁带内外壳和电话机、石英钟、车辆、灯具等塑料壳体模具等。SM2钢含0.1%左右的硫，切削加工性能得到了改善，是一种易切削型时效塑料模具钢。2

特点时效硬化型塑料模具钢碳含量较低，并含有Ni、Al、Ti、Cu、Mo等合金元素，一般先经固溶处理(有可逆时效性能的钢种可补加高温回火)，在低硬度下加工，成型后进行时效处理，硬度提高至45~50HRC。其适于制造形状复杂、高精度及透明塑料的模具。值得注意的是，如固溶处理后硬度很低时，也可采用冷挤压成型法来制作复杂型腔的模具。国内典型的钢种有1Ni3Mn2CuAIMo(PMS)、25CrNi3MoAI、06Ni6CrMoVTiAl钢1Ni3Mn2CuAlMo(PMS)是高级镜面Ni-Cu-Al析出硬化钢，经电渣重熔后，钢质纯净，而且具有优异的镜面抛光性、良好的图案蚀刻性、冷热加工性及综合力学性能，时效处理的变形量极小(万分之5以下)，是热塑性塑料透明件和各种高光亮度要求的塑料制品成型模的专用钢，如制造各种光学塑料镜片、外观要求极高的光洁、光亮和家用电器。该钢渗氮性能好，时效处理可与渗氮同时进行。另外，还有良好的焊补性。2

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杨明 - 副教授 - 西南大学