[科普中国]-耐蚀塑料模具钢

生产塑料制品(如聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等化学性腐蚀塑料为原料)时，成型过程中会分解出腐蚀性气体，对模具产生腐蚀作用，模具材料必须具有较好的耐蚀性能，除可用表面镀铬加以保护外，主要采用中碳或高碳的高铬马氏体不锈钢。同样需要有一定的硬度、强度和耐磨性等使用性能要求。常用的钢种有中碳或高碳的高铬马氏体不锈钢，如2Crl3、3Crl3、4Crl3、9Crl8、Crl8MoV、9Crl8Mo、Crl4MoV、1Crl7Ni2、Crl8MoV和0Crl6Ni4Cu3Nb硬化不锈钢等。

耐腐蚀塑料模具零件的热处理和一般不锈钢制品的热处理基本相同，为了得到模具使用中所要求的综合力学性能和较好的抗蚀性能、耐磨性能，还要经过适宜的淬火、回火处理。

提高钢的耐蚀性耐蚀塑料模具钢即耐蚀塑料模具不锈钢，常用钢种有Cr13、9Cr18、PCR、17-4PH和AFC-77钢等。钢的腐蚀通常可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。化学腐蚀是金属在外界介质中直接发生化学反应而引起的腐蚀，而电化学腐蚀是金属和周围介质之间产生电化学作用引起的腐蚀，大多数钢的腐蚀属于电化学腐蚀。故提高钢的耐蚀性的主要方法有：①在钢中加入合金元素，如铬、镍、硅等，使钢的基体电极电位提高；②在钢中加入合金元素，使钢在室温下获得单相组织；③钢中加入铬、硅、铝等合金元素，使钢的表面形成一层氧化膜，以保证内部不受腐蚀。耐蚀型塑料模具钢主要加入铬来提高钢的耐蚀性。铬是不锈钢中获得耐蚀性的最基本元素，可提高钢基体的电极电位；在氧化性介质中，铬能使钢的表面生成致密的氧化膜；铬还可以扩大钢的铁素体相区，使钢形成铁素体单相组织，但钢中的碳易与铬等合金元素形成碳化物，出现贫铬区，从而降低钢的耐蚀性。故耐蚀型塑料模具钢中的碳的质量分数愈低，其耐蚀性愈好。1

分类常用耐蚀型塑料模具钢分3种。①马氏体型耐蚀塑料模具钢。它具有较高的硬度、强度及耐磨性。②铁素体型耐蚀塑料模具钢。其具有高的耐蚀性，良好的塑性，但强度较低。③奥氏体型耐蚀塑料模具钢。为了获得奥氏体，提高钢的耐蚀性，使钢软化，应采用固熔处理，即将钢加热到1100℃，使碳化物溶人奥氏体，水淬快冷至室温。它属于铬镍型耐蚀钢，具有优良的耐蚀性，良好的塑性、韧性、焊接性，但切削加工性较差。

0Crl6Ni4Cu3Nb(PCR)钢①主要性能特点。此钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，因含碳量低，耐蚀性和焊接性都优于马氏体型不锈钢，而接近于奥氏体不锈钢。PCR钢热处理工艺简单，固溶处理后可获得单一的板条状马氏体组织，硬度为32~35HRC，具有良好的切削加工性能。经460~480℃时效处理后，可使强度和硬度进一步提高，同时获得较好的综合力学性能。PCR钢适于制造高耐磨、高精密和耐蚀性要求好的含氮、氯等塑料树脂成型模。

②热处理工艺。PCR钢固溶处理温度为1000~1100℃，空冷或油冷至室温。时效处理温度为420~480℃，但在440℃时冲击韧度最低，因此，推荐时效处理温度为460℃，时效后硬度为42~44HRC。PCR钢经时效处理后，工件仅有微量变形，其抛光性能也好，抛光后可在300~400℃温度下进行PVD表面离子镀处理，处理后可获得大于1600HV的表面硬度。1

17-4PH和AFC-77钢这两种都属于马氏体沉淀硬化型不锈钢，经1000~1050℃固熔处理后，获得马氏体和大量残余奥氏体组织，所以固溶处理后需经-73℃的冷处理，以减少残余奥氏体量。这两种钢的时效处理一般在冷处理后进行，时效处理温度480~650℃，处理后具有较高的强度和硬度，并且耐大气和水的腐蚀。这类钢主要适于制造高硬度和耐蚀性的塑料模，由于价格昂贵，它的应用受到限制，可由PCR钢替代。1

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张尉 - 副教授 - 西南大学