[科普中国]-渗碳型塑料模具用钢

渗碳型塑料模具钢含碳量很低，主要用于挤压成型塑料模具。其冷塑性好，有高的挤压性能，成型后表面渗碳淬火提高表面硬度，使用寿命长。而芯部仍保持超低碳，韧性好，并可使淬火时变形量最小。我国的渗碳型塑料模具钢采用结构钢类的合金渗碳钢，主要有20、20Cr、20CrMnTi、SMICrNi3(12CrNi3A)、20Cr2 Ni4A、2CrN13MoAIS、OCr4NiMoV( LJ)钢等。国外有美国的Pl，P2，P3，P4，P5，P6，日本的CH1、CH2、CH41等。

采用渗碳钢的目的塑料模具成形零件采用渗碳钢的目的在于采用冷挤压成形，以加快制造周期和降低加工成本，采用碳平均含量（质量分数）0.10%左右塑性变形抗力很小的钢种，软化退火后硬度≤160HBW、复杂型腔≤130HBW，然后再通过渗碳淬硬来提高使用性能，满足零件服役需要。冷挤压成形带来的好处，足以补偿渗碳淬硬工艺的损失。

工艺要求塑料模具成形零件采用低碳冷挤压钢渗碳工艺，必须保证成形面有良好的表面质量，渗碳层的碳含量，碳化物的形态、数量、大小、分布要严格控制，具有良好的抛光性和镜面质量。为此，热处理设备是关键，严格控制工艺过程，特别是碳势控制，以保证渗碳层的组织要求。渗碳层表面碳含量控制在共析成分为佳，取0.7%~0.9%；碳化物应细小均匀，不允许有网状或链状、粗大的碳化物；无晶内氧化，无过量的残留奥氏体以及其他组织缺陷。对于表面质量要求很高的塑料模具成形零件，宜采用专门用钢。1

工艺过程渗碳型塑料模具钢热处理工艺与常规热处理工艺基本相同。其工艺可参阅热处理行业标准JB/T3999-1999《钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火》。

(1)退火。退火温度670℃~680℃，硬度≤229HBW。

(2)挤压成形后渗碳。900℃~920℃，保温6~8h，罐内缓冷。

(3)淬火Ⅰ：加热温度860℃，油冷。淬火Ⅱ：加热温度815℃～870℃，油冷。

(4)回火温度。160℃～180℃，空冷。表面硬度可达58～64HRC，心部硬度为26-40HRC。若回火温度为480℃~595℃，表面硬度为28-37HRC。1

热处理应用实例OCr4NiMoV (LJ)钢制造旋钮注塑模的热处理

①锻后退火：模具毛坯改锻后应进行退火。其工艺为(870℃～880℃)X（2~3h），炉冷至550℃出炉空冷。退火后硬度为100～105HBW。

②渗碳：模具挤压成形后采用固体渗碳法，（920℃～930℃）X(6～8h)，渗后炉冷至850℃左右出炉带罐缓冷。

③淬火回火：(450℃～500℃)X1.2 min/mm烘干，（850℃～870℃）X0.6 min/mm盐浴加热，淬油，表面硬度为60～64 HRC，（200℃～220℃）X2h硝盐加热回火，回火后表面硬度为58- 62 HRC，心部硬度为28HRC。该钢有优良的塑性，用挤压法成形的模具型腔轮廓清晰、光洁。1

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张尉 - 副教授 - 西南大学