模具钢材的特性

模具钢材的特性1、模具钢分类按化学成分分为：（1）碳素钢：S50C、S55C（2）合金钢：ⅰ低合金钢（≤5%）；ⅱ中合金钢（5%～10%）；ⅲ高合金钢（＞10%）。

按使用情况分为：塑胶模具钢、冷作模具钢、热作模具钢●一般塑胶模具钢以预硬态（即预调质=淬火+高温回火）供货，热作及冷作钢以退火态供货。

2、塑胶模具钢的选用◆作为塑料模具的使用情况，有种种的不同条件，模具用钢大致应满足如下的要求：（1）机械加工性能优良：塑料模具型腔的几何形状非常复杂，往往有深孔、深沟槽、窄缝等加工部位。

钢材必须具有易切削的性能。

（2）抛光性能优良：无论何种塑料模具，其型腔的允许表面粗糙度极小，几乎都要求能做到镜面光泽。

而要达到镜面光泽，主要的一点是钢材必须具有不低于38HRC的硬度，最好为40～46HRC，而达到55HRC为最佳。

要达到镜面光泽，首先钢材中的夹杂物要尽量少，而且不能有气泡存在，并且纤维组织均匀。

在大量生产中的模具，为了减少磨损，除了型腔的表面硬度以外，表面粗糙度也是重要条件。

（3）有良好的表面腐蚀加工性：有很多模具要求成形的塑件表面为各种其他物质的花纹。

如皮革纹、绸纹、布纹、精细图案等。

这就要求钢材的质地细而均匀，否则表面腐蚀的效果不佳。

（4）既要耐磨损，而且又有韧性：塑料模具是长期承受热交变负荷的，而且又是长期经受摩擦的。

如果仅考虑耐摩擦的一面而不考虑其受热交变负荷的一面，若使用冷冲模具用的高碳高合金钢制造时，必然出现韧性不足而引起开裂。

（5）淬火性能好，变形小：塑料模具特别是热固性塑料模具的型腔部分大都必须进行热处理。

这就要求钢材具有较好的淬透性和很小的变形。

一般热塑性塑料成形用模具，采用调质、预硬化等处理即可。

而热固性塑料成形用模具则必须淬硬。

（6）电火花加工性好：塑料模的凹型腔时常采用放电加工，放电加工后表面的硬化层要浅，以便于抛光。

抛光在塑料模的型腔加工中是最耗时间的。

时间长则增加成本。

目前对自动抛光的技术尚未达到实用阶段，仍然以手工抛光为主。

硬化层厚则抛光工时增大。

（7）有耐腐蚀性：有些塑料，例如聚氯乙烯在成形时能产生盐酸气体，对型腔有腐蚀性。

所以对于用于有腐蚀气体的塑料模，必须考虑钢材的耐腐蚀性。

（8）焊接性好：在型腔加工中，有时难免要补焊。

因此模具钢必须有很好地焊接性能。

◆在选择塑胶模具钢材时，要依以下条件而逐次考虑之，最后作出决定。

（1）塑件的生产批量：模具是高效率的生产工具。

每一付模具的使用寿命，直接关系到制件的成本。

设计模具时，除了按产量考虑每模的型腔数之外，就要考虑其使用寿命。

批量小，则对钢材的要求可以低些；而批量大时，必须选择优质钢材，以保证使用寿命而尽量避免重复制作模具。

（2）塑件的尺寸精度：塑件的尺寸精度，很大程度上取决于模具的制造精度，它又决定制件的合格率。

对于要求高精度（SJ/T10628－95的3、4级精度）以及超高精度（SJ/T50628－95的1、2级精度）的塑件，应选用优质模具钢。

（3）制件的复杂程度：制件越复杂，型腔的加工就越困难，因而必须选用切削性能好的钢材。

制件复杂程度高，则尺寸量大，加工部位多。

因而加工的应力变形必须考虑。

（4）制件的体积大小：制件越大，型腔的切削量也越大。

用大吃刀量切削时，切削应力也大。

因此对于大制件的模具最好选用易切削钢。

制件小时，型腔体积小，所用的刀具（主要是铣刀）强度低，切削量很小。

选择钢材时应选用质地均匀，合金碳化物分布细而匀称的钢材。

小模具多先作预硬化处理然后加工，要考虑加工的可能性。

（5）制件的外观要求：塑件如为外观装饰件，则表面的质量好坏能很大程度上影响产品的销售。

凡对塑件外观有高要求的塑件，最好选用真空熔炼或电渣熔炼钢，以达到最好的型腔抛光效果。

◆钢材的抛光性生产透明塑料制品，尤其是光学仪器，对于成型模具的抛光性（即镜面加工性）要求很高。

影响镜面加工性能的因素有：（1）钢材冶金质量：不得采用易削钢。

采用V AD、V AR、ESR等工艺，可提高钢的纯净度，从而提高抛光性能。

（2）组织不均匀度：即显微偏析的影响。

措施是必须掌握好出钢后的浇注技术和钢锭的结晶质量；充分锻造，以保证致密度；均热化处理或ESR。

（3）硬度：高硬度有利于镜面抛光。

热处理后的表面渗碳或脱碳导致表面质量恶化，影响抛光性能。

（4）抛光技术：要避免抛光过程中表面接触应力过高。

否则较软的基体会被冲蚀，使碳化物游离出来，随后在钢材表面留下缺陷。

3、钢材的硬度●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。

●HB应用范围较广，供货状态常用，Cu、Al也可用。

HRC适用于表征高硬度材料，如热处理硬度等。

两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

●在一定条件下，HB与HRC可以互换。

其换算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。

●HV-适用于显微分析，Cu、Al也可用。

●HL-手提式硬度计，测量方便，但对样品厚度有要求模具钢材的处理钢材的热处理：常用的模具用钢的热处理方式有：退火、正火、淬火、回火。

◆退火：加热到高于临界点Ac3某一定温度, 保温一段时间, 然后缓慢冷却作用：细化晶粒, 改善组织, 降低硬度而改善钢材的切削性及为淬火做好组织准备◆正火：加热到高于临界点Ac3约30-50°C, 保温一段时间, 然后在空气中冷却(冷却速度比退火为快)作用：细化晶粒, 改善组织, 降低硬度而改善钢材的切削性●与退火比较, 正火后所得的珠光体较细, 硬度和强度较高适用于低碳及中碳结构钢, 作为硬度调质之用◆淬火：加热到奥氏体温度, 保温一段时间, 然后用冷却介质(如水、油、空气/氮气)急速冷却, 从而得到马氏体组织作用：提高钢的硬度和耐磨性(需与回火配合)◆回火：加热到Ac1以下某一定温度, 保温一定时间, 再冷却到室温作用：消除淬火后的内应力及降低脆性●随着回火温度的升高, 强度和硬度逐渐下降, 而塑性及韧性逐渐升高5、钢材的表面处理：有时为了产品的外观特性，或为了增强模具钢材的耐磨和耐腐蚀性，经常需要对模具钢材进行表面处理。

常用的表面处理方式有：渗碳、渗氮、碳氮共渗、蚀纹、涂层、喷砂、EDM等。

◆渗碳：渗碳是化学热处理中应用最广泛的一种工艺，许多重要的工件都要求进行渗碳处理。

渗碳后的工件，心部要求强而韧，特别是要求耐冲击，整体要求高的抗疲劳强度，表面层要求高硬度耐磨损，不被压陷。

◆渗氮：渗氮又称表面氮化，是指向钢的表面渗氮，提高表层氮浓度的化学处理过程。

目的是提高钢的表面硬度和耐磨性，提高疲劳强度和耐腐蚀性。

◆涂层：是表面复层强化的一种工艺。

目前应用较多的PVD（物理气相沉积）涂层，是用物理方法在钢材表面涂复一层或几层具有极高硬度硬质化合物的技术，是高速钢表面复层强化的主要方法。

◆喷砂：主要作用提高工件表面的抗氧化和耐腐蚀性。

我们常见的部分轴类模具配件的油槽和前端的导角部分即是采用喷砂处理。

◆蚀纹：在模具工业中，蚀纹是利用模具钢本身的特性，将钢材表面进行特殊的化学腐蚀处理，形成一定的表面纹，以增加成型塑胶件表面的美观度。

6、常用塑胶模具钢举例及钢材标准（1）常用塑胶模具钢：P20系列：P20LQ、P20HH、ASSAB 718S/718H、LKM738/738H、LKM2311/2312、舞阳718、PX88等；P21系列：NAK80、NAK55等；420系列：(ASSAB)S136/S136H、(DAIDO)S-STAR(PAK90)、(A&D)X13T6W(236/236H)、LKM2083/LKM2316（2）常用钢材标准：•美国—AISI/SAE/ASTM•德国—DIN•日本—JIS•中国—GB•法国—AFNOR◆我司制作普通模时模玉（前模）、CORE玉（后模）钢材一般选用NAK80，制作硬模时模玉、CORE玉钢材一般选用S136。

有时也会根据产品的品质要求及模具的使用寿命，选用其他钢材，或使用客户指定钢材。

根据具体情况，同一模具的前、后模玉可使用不同的钢材。

四、机械识图基础知识一.进口优质模具钢材.高速钢.粉末钢.透气钢.钨钢.眼镜模具专用合金钢.不锈钢.球墨铸铁。

1.瑞典一胜百ASSAB：S136,S136H,168,8402,8407,8416,635,635H,S-7(重力模钢),618,718,718H, DF-2,DF-3,ORO90(铸铜合金用钢)XW-5,XW-10,XW-41,XW-42,HSP-41,KM2,V-4,V-10,ASP-23,ASP-30,ASP-60(粉末高速钢),ELMAX,4140(高拉力钢)2.奥地利百禄BOHLER：K110,K100,K107,K340,M238,M300,M310,M340,M201,M202,W302,W321,K460,S390PM,S590 PM,S690PM3.德国撒斯特SAARSTAHL：GS-2711,GS-2738,GS-638,GS-2688,GS-2316,GS-2316H,GS-2083,GS-2344EFS,GS-2344ESR,GS-2311,GS-2312GS-2379,GS-25104.日本日立HITACHI：SGT,SLD,SLD-8,HPM-7,HPM-50,HPM-38,DAC5.日本大同DAIDO:GOA,DC-11,DC-53,PDS-5,PX-88,YK-30,NAK-55,NAK-80,PAK-90,H16.日本SINTO:PORCERAX(透气钢)7.日本三菱MITSUBISHI:MUP8.日本山阳SANYO:ICS-22(眼镜模具专用),SUS,301,304,316,420,430,FC-15,FC-20,FC-25,FC-30, FC-35,FCD-40,FCD-50,FCD-60,FCD-70。