塑料模具鋼的性能及分類

塑料模具鋼的熱處理工藝技術要求具有如下特點。
① 保證適中的硬度和良好的韌性。
② 保證淬火變形小。
③ 模具在熱處理時，應特別注意對型腔表面的保護，防止其產生各種熱處理缺陷。
④ 熱固性塑料模具長期在受熱，受壓條件下工作，熱處理應具有較高的抗塌陷能力。
⑴滲碳型塑料模具鋼
①滲碳型塑料模具鋼的性能
滲碳型塑料模具鋼主要應用于冷擠壓成型塑料模具，一般要求含碳量較低，含碳量為0.1%~0.25%，同時鋼中加入CR、Ni元素，以能提高鋼的淬透性，并且對鐵素體固溶強化作用也較小，而Si元素的含量應盡量低。此類鋼在冷擠壓成型后一般需要進行滲碳和淬火、回火處理，可使模具型腔表面具有高的硬度和耐磨性，表面硬度可以達到58~62HRC，而中心部分具有較好的韌性。
②滲碳型塑料模具鋼的種類
我國滲碳型塑料模具鋼常用的種類有碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼，前者有10、20鋼，后者有20CR、12CRNI3A、20CR2NI4、2CRNI3MOALS等。
⑵預硬型塑料模具鋼
①預硬型塑料模具鋼的性能
預硬型塑料模具鋼是鋼廠供貨時已預先對模具鋼進行了熱處理，使之達到了模具使用時的硬度。根據模具的工作條件，這個硬度范圍變化較大，較低硬度為25~35HRC，較高硬度為40~50HRC。這樣模具切削加工成形后不再進行熱處理而直接進行使用，從而避免了由于熱處理而引起的模具變形和裂紋問題。
②預硬型塑料模具鋼的種類
預硬型塑料模具鋼分為調質預硬型塑料模具鋼和易切削預硬型塑料模具鋼。
前者常用的種類有10、20鋼，后者有3CRMO 、3CR2MNNIMO、42CRMO、4CR5MOSIV、5CRNIMNMOSCA、8CR2MNWMOVS（8CR2S）、40CRMNVBSCA、Y55CRNIMNMOV（SM1）、日本大同模具鋼PX4、PAC5000、瑞典一勝百模具鋼618HH、718HH（Impax HH）、德國葛利茲模具鋼1.2311、1.2738、1.2711等。

模具材料的主要性能指標
韌性
韌性是材料在沖擊載荷作用下抵抗產生裂紋的一個特性，反映了模具的脆斷抗力，常用沖擊韌度Ax來評定。冷作模具材料因多在高硬度狀態下使用，在此狀態下Ax值很小，很難相互比較，因而常根據靜彎曲撓度的大小，比較其韌性的高低。工作時承受巨大沖擊載荷的模具，須把沖擊韌度作為一項重要的性能指標。如通常要求錘鍛模具用鋼的A、值不應低于30/CM2，而壓力機模具用鋼的沖擊韌度可低于錘鍛模用鋼。對于某些熱作模具材料和高強度冷作模具鋼，有時還需考慮其斷裂韌度。
韌性不是單一的性能指標，而是強度和塑性的綜合表現。影響韌性的因素主要是鋼的成分、組織和冶金質量。碳含量愈低，雜質愈少，鋼的韌性愈高；細晶粒組織、板條狀馬氏體組織、下貝氏體組織和高溫回火組織都具有高的韌性。
疲勞性能
模具工作時承受著機械沖擊和熱沖擊的交變應力，熱作模具在工作過程中，熱交變應力會更明顯地導致模具熱裂。受應力和溫度梯度的影響，往往在型腔表面形成淺而細的裂紋，它的迅速傳播和擴展會導致模具失效。
影響疲勞抗力的因素取決于鋼的化學成分及組織的不均勻性，如鋼中化學成分不均勻或存在非金屬夾雜物、氣孔、顯微裂紋等均可導致鋼的疲勞抗力降低，因為在交變應力的作用下，首先在這些薄弱地區產生疲勞裂紋并發展成為疲勞破壞。
耐熱性
熱作模具、部分成形模具或冷作模具等，由于工作溫度較高，通常需要考慮模具材料的耐熱性。當模具工作溫度升高時，在常溫下各種起強化作用的介穩組織要轉變為穩定組織（如馬氏體分解、碳化物聚集長大等），這將導致材料的強度、硬度等力學性能指標下降，同時氧化情況也趨于加重。因此，保證耐熱性的關鍵是模具的組織應有較好的熱穩定性。高溫材料的熱穩定性常以600~700℃時的屈服強度表示，它與鋼的回火穩定性有關。因此加入某些合金元素提高鋼的再結晶溫度、增加鋼中基體組織和碳化物的穩定性都能增加鋼的耐熱性。七、耐蝕性
部分塑料模和壓鑄模在工作時，受到被加工材料的腐蝕，從而加劇模腔表面磨損。所以這些模具材料應具有相應的耐腐蝕性。合金化或進行表面處理是提高模具鋼耐蝕性的主要方法。