目前國產模具鋼研制開發的速度還跟不上模具產業開展的需求，因鋼材的起因，形成一些大型、精細、復雜、長命命模具仍需進口。目前，進口模具約占市場總量的20%左右，國產模具鋼的種類只占現有模具鋼種類的60%，還有40%的模具鋼在我國尚屬空白，有的雖能國產但質量不穩定。如合金模具鋼在種類、質量、尺寸規格及性能等方面還與國外先進水肀存在一定的差距，須要進口。據統計，我國模具行業每年進口模具鋼約6萬噸，主要從瑞典、日本、德國、韓國、奧天時等國家進口。國內外資料標明：模具鋼材的性能水肀、材質的優劣和熱處置工藝的選用是影響模具壽命的主要因素。

　　隨著塑料工業的飛速開展，人們對塑料制品的質量要求越來越高，對模具鋼材的性能提出了越來越高的要求。我國的模具鋼消費廠家只要適應這一要求才干促進我國模具工業的開展并為其開展提供強勁的動力。

　　2模具資料的分類模具資料按模具類別的不同可分為冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、高速鋼及其它。廣義地說，塑料模具資料應屬于熱作模具資料的一種，但因其應用相當寬泛而獨自列出。模具資料按資料類別，可分為鋼鐵資料、非鐵金屬資料、非金屬資料。其中塑料模具鋼可分為滲碳鋼、調質鋼、中碳合金工具鋼、高碳合金工具鋼、耐蝕鋼、時效鋼。

　　滲碳鋼。其含碳量一般在0.1%~0.25%范圍內，退火狀態硬度較低，具有良好的切削性能和塑性。滲碳后經淬火、低溫回火處置，模具外表具有高硬度、高耐磨性及拋光性，同時具有一定的強度和韌性，但其淬透性較差。常用的滲碳鋼有低碳碳素鋼如10、20鋼、低碳鋼等碳素鋼及40Cr、3Cr2M等合金鋼和美國牌號P20，P21.關于塑件消費批量較大、型腔復雜的大、中型模具，一般采納合金調質鋼。目前塑料模具中P20的用量很大，已成為主體，大多數在預硬狀態時使用。

　　高碳合金工具鋼。如Crl2、Crl2MV、CrWMn等，經淬火和低溫回火后具有高硬度和耐磨性。這類鋼經熱處置后的適合硬度為58-60HRC.馬氏體不銹鋼和美國牌號420、414L、440、416等。

　　馬氏體時效鋼。是超低碳的超高強度鋼，具有良好的加工性、焊接性、耐蝕性及拋光性。在固溶狀態下的硬度為30-35HRC，經480：時效3~6h，其硬度可達50HRC以上。美國時效鋼有兩種模式，一種是P21低碳Ni-Al時效鋼；另一類是18Ni馬氏體時效鋼。后者是用于宇航工業的無碳高純度、高強度、高韌性的資料。用于力學性能、尺寸精度、光潔度和耐蝕性都要求高的塑料模具中。

　　表1是國內外塑料模具用鋼規格特性對照。

　　3塑料模具鋼的根本要求塑料注塑模的構造比較復雜，各零件在工作中所處的位置、作用不同，對資料的性能要求也有所不同。

　　現依據塑料成型模具的使用條件、加工辦法的不同將注射成型模具用鋼的根本色能要求歸納如下：具有足夠的外表硬度和耐磨性。這是根本的泛圉亡謝厶灌砘gs柳/A /A霧g商閩茆n>琪諏熱進取I-洋酹s苕辭m加i孩南兩進砘釀m嫌瞄會龍某塍k釉瞄筘睜滴灑m謝規腱薄！

　　辭m癍資陣鮪卻s駟笤腳s澉s涪s5ai薛產1 S該挪卒窖g郭=滾55辭茲瞄辭淖cnTM誅睬挪埋浙激海到詳潞陣逋柿i漠1灑淳駟瞄麻逋渾到躺瓿蠢帳g4g加鏈誶翅浙癢效瞄s靶海涪誶逋斯瞄―g胸塍r艏陣海m稱謝一113-字嗒簞般anis遒港菡漭忽涵性能要求，塑料模的硬度通常在45~60HRC以下。經過熱處置的模具應有足夠的硬度，以保障模具有足夠的剛度。模具在工作中由于塑料的填充和活動要承受較大的壓應力和摩擦力，要求模具堅持形狀精度和尺寸精度的穩定性，保障模具有足夠的使用壽命，尤其在成型含玻纖加強的塑料時對耐磨性有較高的要求。

　　模具的耐磨性取決于鋼材的化學成分和熱處置硬度。

　　因而，進步模具的硬度有利于進步其耐磨性。當硬度抵達一定值時，硬度對耐磨性的影響不再明顯。

　　具有足夠的強度和韌性。注塑模在成型制品時，要承受較大的成型壓力（鎖模力和型腔壓力），因而對大、中型或形狀比較復雜（尤其是偏載）的模具用鋼應有較高的芯部韌性和強度，以滿足使用性能要求，有利于延長模具壽命和保障使用平安。合理選用模具鋼的化學成分、組織狀態及熱處置工藝，以抵達模具對強度及韌性的要求。

　　具有優良的切削加工性。大多數塑料成型模具，除EDM加工外還需停止一定的切削加工和鉗工修配。為了延長切削刀具的使用壽命，進步切削性能，減小外表粗糙度值，塑料模具用鋼的硬度必需適當，以獲得必要的加工精度和外表粗糙度。

　　具有良好的拋光性能。為獲得高品質的塑料制品，要求型腔外表的粗糙度值小。譬如，注塑模型腔外表粗糙度值要求小到！o0.1~0.25！m的水肀，光學面則要求！"<0.01！m以下，因而型腔必需停止拋光以減小外表粗糙度值。選用的鋼材要求資料雜質少，組織微細均一，無纖維方向性，拋光時，不應呈現麻點或橘皮狀缺陷。

　　熱處置變形小。塑料注塑模的零件形狀往往比較復雜，淬火后難以加工，甚至無法加工，因而，模具用鋼應盡量選用熱處置變形小的鋼材。這樣當模具成型加工經熱處置后可減少或不再停止加工，即可保障模具尺寸精度和外表粗糙度要求。

　　具有良好的耐腐蝕性能。成型PVC或加有阻燃劑等添加劑的塑料制品時，由于在成型的過程中，分解出具有腐蝕性的氣體，對模具鋼的外表有化學腐蝕作用，因而選用的鋼材應具有一定的抗腐蝕才干。

　　良好的花紋可刻蝕性。塑料制品外表有皮紋裝飾時，則要求模具刻蝕花紋容易，花紋明晰、耐磨。

　　4塑料注射成型模零件用鋼的選擇4.1模具鋼選材的思考因素在模具實際設計與制造的過程中，詳細選材時應綜合剖析、思考以下多方面因素，但要有所側重，抓住問題的主要方面。

　　成型產品的要求。批量大時采納材質優、性能好的資料制造模具；批量小時采納性能較差、壽命較短、加工簡略的資料制造模具；精度要求高、外表粗糙度要求低時，則選用切削加工性能、拋光性能優良的資料制造模具，以保障制品形狀尺寸精度的穩定性和外表較小的粗糙度值；成型帶腐蝕性添加劑的塑料時，應選用具有抗蝕才干的資料制造模具。

　　模具的構造要求。模具的不同組件、不同部位零件，依據其相應的功能，選用相應的資料，滿足其使用要求。

　　制造工藝要求。應思考加工時所采納的加工辦法和工藝，選擇相應的資料，滿足工藝性能要求。關于批量大易失效的還應思考其補焊性能。

　　4.2塑料注射模中主要零件的性能要求及用鋼成型零件。成型零件直接成型制品的內外外表，包括型腔、型芯、成型鑲件、成型頂桿等。由于這些零件直接與塑料接觸，因而要有一定的強度、外表耐磨性好、拋光性好、熱處置變形小，對帶腐蝕性添加劑塑料成型的模具還要具有抗蝕才干。一般型腔選用1.2738，拋光要求較高的選用718，型芯選用P20，較適合的硬度為28~32HRC，詳細參見表1.導向零件。塑料模的導向機構包括導柱導向和錐面導向，導向零件包括導柱、導套、定位柱、導柱輔助器等。這類零件在使用中起導向定位作用，開、合模時具有相對運動，在成型過程中承受一定的壓力或偏載負荷。因而，要求外表耐磨性好，芯部具有一定的韌性。

　　導柱、導套類可采納9Cr15、T8A、T10A等，較適合的硬度為50~60HRC；定位柱采納Cr12MoV，硬度為58 62HRC；導柱輔助器（精細定位件）采納CrWMn、頂出機構和抽芯機構零件。這類零件要求外表耐磨性好，芯部具有足夠的機械強度。頂桿類零件采納W6Mo5Cr4V2，硬度為面硬度900HV、內部硬度為38~42HRC；斜導柱可采納35~40HRC；楔緊塊可采納CrWMn、T8A，硬度為模架零件。包括各種模板、頂出板、固定板等，均是成型中主要承力零件，因而要求具有足夠的機械強度。通常選用45、50鋼，調質處置28+32HRC.其它。為了保障模具的冷卻平均，在一些不易設置冷卻水道的部位采納特殊的鑲件，如鈹銅合金。

　　5幾種常見塑料注射模用鋼介紹空熔煉鉻-鎳-鉬合金鋼。

　　特性。該鋼為淬火；回火預硬塑料模具鋼，出廠硬度為280+350HB.由于參與1<鎳，進步了淬透性，屬低合金真空除氣處置鋼，經過加鈣處置有極好的機械加工性能、拋光性能和外表刻蝕性能。因鋼中的含硫量較低，可確保模具外表得到平均而準確的花紋。關于大型模具，倡議在光蝕刻花之前停止一次附加的回火（500=）。在機械加工或使用過程中，對開裂、崩口、磨損、加工超差等各類新舊模具都能夠停止補焊修復。補焊時，應采取適當的措施，如預熱模具（采納Ti氬弧焊時，模具預熱溫度為200+250=，焊后硬度為320~350HB），采納適當的焊絲，可得到良好的成效。如模具補焊后需停止拋光或刻花，則應選用化學成分與模具用鋼雷同的焊絲，焊接后及時回火去應力。

　　熱處置。由于模具在機加工過程中會產生很大的機加工應力，所以在淬火前必需將這部分應力去除。去應力退火后再停止修模、精加工，而后淬火。退火工藝為加熱至600+650=，到溫后保溫2~3h，隨爐慢冷至400=以下出爐空冷。精加工時留神留磨削余量。在淬火前，必需充分軟性退火，在愛護狀態下，加熱至700=，均熱后在爐中以每小時10=的速度冷卻至600=，而后冷卻于空氣中，預熱溫度為500+600=，由于工件截面形狀及尺寸厚薄不同，易形成導熱溫度不平均。假如模具迅速加熱至淬火溫度，則產生很大的應力使模具變形過大，因而須要停止預熱。淬火溫度為850=，工件溫度抵達奧氏體轉變溫度，即淬火溫度，為了使合金元素充分溶入到奧氏體中，淬火加熱溫度及保溫工夫必需充分，模具必需在愛護狀態下停止淬火、退火，以防止脫碳及產生氧化層。冷卻介質為高速氣體（循環空氣）、油，采納分級冷卻450+500=，最多4min，冷卻到50+70=時，立刻回火。若熱處置過程中匯集的剩余應力，在回火過程中沒有完全去除，在放電加工過程中很易招致拉伸裂紋的產生，所以回火去應力必需充分。其氮化及氮碳共滲步驟為：機加工！去應力回火550=（應力打消）！研磨！氮化。采納離子氮化時，溫度480=，工夫24h，外表硬度700HV，外表硬化深度為0.30mm（氮化工夫48h時硬化深度為0.40mm）；氮碳共滲時，溫度570=，工夫2h，外表硬度700HV，外表硬化深度為0.10mm.留神：氮化層過深，硬渡過高，氮化層很易剝落。氮化前工件必需小心洗凈，革除油漬，不然影響氮化成效。氮化后模具不能停止研磨，否則會使氮化層磨掉。

　　STAVAXESR（S-136：高級塑料鏡面模具鋼）為高鉻不銹合金工具鋼。

　　特性。該鋼材是經過“電渣再熔法（ESR）”精煉而成，組織純真而輕微。STAVAXESR（S-136）能抵制水蒸氣、弱有機酸、濃度低的硝酸鹽、碳酸鹽等。利用該鋼材制造的模具，若在潮濕的環境中操作，或在正常狀態下使用腐蝕性的塑料資料，均不會銹蝕或被污染。若低溫回火及拋光至鏡面狀態，特別能顯示其優良的防腐性能。假如能留神正確的焊接程序、預熱模具至焊接溫度、焊口加工及焊條的選擇，工具鋼的焊接也能得到很好的成效。采納Ti氬弧焊時，模具預熱溫度為220+250=，焊接后硬度為54+56HRC.由于其優良的抗腐蝕性，必需采納特別的光蝕刻花程序。該鋼材淬硬及回火后具有優良的拋光性，但拋光技巧與其它鋼材略有不同，主要的準則是：在細磨及拋光時采納多道工序，不要在很粗糙的外表停止拋光。拋光時當上一道工序所遺留的痕跡被除去時，必需立刻停止。

　　熱處置。軟性退火：愛護狀態下，加熱至780=，在爐中以每小時10=的速度，冷卻至650=，而后再放到空氣中冷卻。應力打消：粗加工后，加熱至650=，均熱2h，遲緩冷卻至500=，而后放在空氣中冷卻。淬火：預熱溫度600+850=，淬硬溫度1000+1050=，常用溫度1020+1030=，堅持工夫約為20+30min（當鋼材的外表及中心抵達一致的淬硬溫度后，再開端計算在爐中的堅持工夫）。淬硬時必需防止碳化及氧化。淬冷介質：油、高速氣體（循環空氣）。冷卻至50+70=時應立刻回火，最低回火的溫度為180=，堅持工夫至少為2h，倡議250=回火以求韌性、硬度及抗腐蝕性的最好組合。模具加工時應預留加工余量以矯正熱處置后的尺寸變形，模具焊接后需停止軟退火。

　　鋼，代號為P20. a.特性。與美國鋼號AISIP20相當，是一種低雜質含量的合金構造鋼，雜質及Al2，Si2類型的硬質點很少，切削時阻力小，因而能夠調質到較高的硬度，仍能堅持良好的機械加工性能，拋光后可獲得較小的外表粗糙度值。P20鋼調質到30HRC以上，停止機械模具加工，而后再停止拋磨，可抵達粗糙度值！"0.05~0.10！m的鏡面光亮度的要求。P20鋼經滲碳、滲氮、碳氮共滲、離子滲氮后再拋光，外表粗糙度值能夠降低到！"0.03！m左右，外表光亮度也進一步進步。但當國產P20鋼調質硬度大于30HRC時，機械加工就比較艱難，不得不將調質硬度降低到28HRC以下，以適應國內的客觀要求，因而模具外表粗糙度也就降低了。在P20鋼中參與易切削元素，能夠處置高硬度下機械加工的艱難，其衍生鋼種有：P20S、P20BS、P20BSCa.鋼中參與了質量分數為0.08%左右的硫，同時增加了錳，可形成大量硫化錳的相，硫化錳不但在機加工過程中能起到斷屑的作用，而且還有光滑作用，使鋼的機械加工性能明顯改善。但含硫量不能太高，過多的硫化錳在乳制后會沿乳制方向延伸成條狀，使鋼的性能呈現各向異性，橫向性能明顯下降，易呈現層狀斷裂，而且耐蝕性差，容易生銹，補焊時有S2氣體逸出，影響焊接質量。鋼中參與鈣，能使脫氧產物因形成mCaO AI2O3-nSi2而軟化，在高速切削時（150m/min），這種低熔點氧化物進一步軟化或熔融，能起到斷屑作用，同時還能在刀具切削面上形成一層愛護膜，對刀具起光滑作用，減小刀具的磨損。加鈣易切削鋼的各種力學性能與不加鈣的鋼根本雷同。

　　b.熱處置。模坯在機械加工前停止調質處置，淬火加熱溫度為840~860B，油冷淬火后硬度為50~54HRC，回火后硬度為28~36HRC.在調質處置以后再停止機械加工，可防止熱處置變形，故稱為“預硬型”塑料模具鋼。

　　6幾種常用的熱處置及外表處置的辦法（1）高頻淬火――通過高頻感應電流急速加熱零件外表，在抵達淬火溫度的瞬時停止加熱，而后再用適當的冷卻劑停止急速冷卻。用于對具有強韌性、耐磨性的部位或零件外表停止硬化處置，一般采納含碳量0.4%~0.5%的碳素鋼。關于碳元素含量能抵達淬火的碳素鋼和合金鋼也是有效的。導柱、斜導柱、復位桿等模模具行業信息具零件常采納這種辦法。

　　（2）氮化――――為了進步零件的外表硬度，將零件置于氨氣或者含有氮的媒介中停止加熱，使其增加氮元素的辦法。若加熱的溫度高，則硬度降低，氮化工夫依據氮化的深度確定，大略50h為0.5mm，一般標準是100h0.7mm.關于不須要氮化的部分只要在該部分鍍錫或者鍍鎳就能夠了。一般用于氮化的鋼種稱為普通氮化鋼，標準成分大致是碳元素抵達0.35%~0.45%，鋁元素抵達1.0%~1.3%，鉻元素1.3%~1.8%，鉬元素0.5；以下。這種鋼的氮化溫度為500~550E，外表硬度可抵達900HV.用氮化法獲得的外表硬度高、耐磨性好，且具有耐腐蝕性，用于模具的摩擦部位能獲得十分好的成效。氮化法依據其介質的不同，一般能夠分為氣體氮化（采納氮氣停止氮化）、液體氮化（在熔融鹽浴中停止氮化，主要用于碳素鋼的淺層氮化，處置溫度低，變形小）和軟氮化，也稱為低溫鹽浴氮化，硬度約為氣體氮化的二分之一，所以稱為軟氮化。低碳鋼在550E左右停止l~2h的鹽浴氮化，硬度盡管沒有太大進步，但耐磨性、耐疲勞性在很大程度上得到進步。對不含生成氮化元素的普通鋼也能停止處置，滑動件常采納此種辦法。

　　國際模具制造商情，2001，（5）7宋玉恒等。塑料注塑模具設計實用手冊。北京：航空工業出版8楊凌平。模具制造中的熱處置。模具制造，2001，（4）9BillDundas.多孔模具鋼。國際模具制造商情，2002，（3）新型熱模具鋼CH95在上海交大研制成功高速精鍛機消費效率高，而模具壽命相對較短，重大制約了該機高消費率的發揮。近日，上海交通大學研制出一種新型的熱作模具鋼CH95，可滿足精鍛機對模具使用的要求，延長模具使用壽命。該鋼在與熱作模具鋼H11停止對比試驗中標明，CH95鋼含有Cr、Mn、V等強碳化物形成元素，主要以M23C6、W2C等碳化物模式的存在，具有優良的熱穩定性、冷熱疲勞性能和高溫力學性能。