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塑料制品已在工业及日常生活中得到广泛应用。塑料模具已向精密化、大型化方向发展，对塑料模具钢的性能要求越来越高。塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、成型方法和生产批量大小而定。一般要求塑料模具钢有良好的综合性能，对模具材料的强度和韧要求不如冷作和热作模具高，但对材料的加工工艺性能要求高，如热处理工艺简便、处理变形小或者不变形、预硬状态的切削加工性能好、镜面抛光性能和图案蚀刻性能优良等。
塑料模具钢所要求的基本性能如下：
1)综合力学性能 成型模具在工作过程中要受到不同的温度、压力、侵蚀和磨损用。因此要求模具材料组织均匀，无网状及带状碳化物出现，热处理过程应具有较小的氧化、脱碳及畸变倾向，热处理以后应具有一定的强度。为保证足够的抗磨损性能，许多塑料模具经调质后再进行渗氮或镀铬等表面强化处理。
2)切削加工性能 对于大型、复杂和精密的注射模具，通常预硬化到28~35HRC之间，再进行切削和磨削加工，至所要求的尺寸和精度后再投人使用，从而排除热处理变形、氧化和脱碳的缺陷。因此常用加入易切削元素S、Co和稀土，以改善预硬的切削加工性能。
3)镜面加工性 能做光盘和塑料透镜等塑料制品的表面粗糙度要求很高，主要由模具型腔的粗糙度来保证。一般模具型腔的粗糙度要比塑料制品的高一级。模具钢的镜面加工性能与钢的纯洁度、组织、硬度和镜面加工技术有关。高的硬度、细小而均匀的显微组织、非金属夹杂少，均有利于镜面抛光性提高。镜面抛光性要求高的塑料模具钢常采用真空熔炼、真空除气。
4)图案蚀刻性能 某些塑料制品表面要求呈现清晰而丰满的图案花纹，皮革工业中大型皮纹压花版，都要求模具钢有良好的图案光刻性能。图案光刻性能对材质的要求与镜面抛光性能相似，钢的纯洁度要高，组织要致密，硬度要高。
5)耐蚀性能 含氯和氟的树脂以及在ABS树脂中添加抗燃剂时，在成型过程中将释放出有腐蚀性的气体。因此，这类塑料模具要选用耐蚀塑料模具钢，或镀铬，或采用镍磷非晶态涂层。
另外，还要求塑料模具钢有良好的预硬化性能、较高的冷压性能和补焊性能等。
塑料模具钢根据化学成分和使用性能，可以分为：渗碳型、预硬化型、耐蚀型、时效硬化型和冷挤压成形型等。它们的热处理分述如下。
1.渗碳型塑料模具钢的热处理
受冲击大的塑料模具零件，要求表面硬而心部韧，通常采用渗碳工艺、碳氮共渗工艺等来达到此目的。
一般渗碳零件可采用结构钢类的合金渗碳钢，其热处理工艺与结构零件基本相同。对于表面质量要求很高的塑料模具成型零件，宜采用专门用钢。热处理的关键是选择先进的渗碳设备，严格控制工艺过程，以保证渗碳层的组织和性能要求。
渗碳或碳氮共渗工艺规范可参考热处理行业工艺标准：JB/T3999-1999《钢的渗碳与碳氮共渗淬火回火处理》。
常用渗碳型橡塑模具钢有20、20Cr、l2CrNi2、l2CrNi3、l2Cr2Ni4、20Cr2Ni4钢等。
1）l2CrNi3钢 l2CrNi3钢是传统的中淬透性合金渗碳钢，冷成形性能属中等。该钢碳含量较低，加入合金元素镍、铬，以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性，尤其是加入镍后，在产生固溶强化的同时，可明显提高钢的塑性。该钢的锻造性能良好，锻造加热温度为1200℃，始锻温度1150℃，终锻温度大于850℃，锻后缓冷。
l2CrNi3钢主要用于冷挤压成形复杂的浅型腔塑料模具，或用于切削加工成形的大、中型塑料模具。采用切削加工制造塑料模具，为了改善切削加工性能，模坯需经正火处理。采用冷挤压成形型腔，锻后必须进行软化退火工艺。
12CrNi3钢采用气体渗碳工艺时，加热温度为900~920℃，保温6~7h，可获得0.9~1.0mm的渗碳层，渗碳后预冷至800~850℃直接油冷或空冷淬火，淬火后表层硬度可达56~62HRC，心部硬度为250~380HBS。
2）20Cr2Ni4钢 20Cr2Ni4钢为高强度合金渗碳钢，有良好的综合力学性能，其淬透性、强韧性均超过l2CrNi3钢。该钢锻造性能良好，锻造加热温度为1200℃始锻温度为1150℃，终锻温度大于850℃，锻后缓冷。
预硬化型塑料模具钢的热处理
预硬型塑料模具钢是指将热加工的模块，预先调质处理到一定硬度(一般分为10HRC、20HRC、30HRC、40HRC四个等级)供货的钢材，待模具成形后，不需再进行最终热处理就可直接使用，从而避免由于热处理而引起的模具变形和开裂，这种钢称预硬化钢。预硬化钢最适宜制作形状复杂的大、中型精密塑料模具。常用的预硬型橡塑模具钢有3Cr2Mo(P20)、3Cr2NiMo(P4410)、8Cr2MnWMoVS、4Cr5MoSiVl、P20SRe、5NiSCa等。
1) 3Cr2Mo钢 3Cr2Mo(现为SM3Cr2Mo)钢是最早列入标准的预硬化塑料模具钢，相当于美国P20钢，同类型的还有瑞典(ASSAB)的718、德国的40CrMnMo7、日本的HPM2钢等。3Cr2 Mo钢是GB/T 1299-1985中惟一的塑料模具钢，主要用于聚甲醛、ABS塑料、醋酸丁酸纤维素、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PEF)、聚乙烯(DPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等热塑性塑料的注射模具。
我国某厂推荐的3Cr2Mo钢的强韧化热处理工艺：淬火温度840~880℃，油冷；温度600~650℃，空冷，硬度28~33HRC。
美国标准(AISI, SAE)推荐的P20钢渗碳后的热处理工艺：淬火温度820~870℃，回火温度150~260℃，空冷，硬度58~64HRC (渗碳层表面硬度)。
2）8Cr2MnWMoVS (8Cr2S)钢 为了改善预硬化钢的切削加工性，在保证原有性能的前提下添加一种或几种易切削合金元素，成为一种易切削型的预硬化钢。
8Cr2S钢是我国研制的硫系易切削预硬化高碳钢，该钢不仅用来制作精密零件的冷冲压模具，而且经预硬化后还可以用来制作塑料成型模具。此钢具有高的强韧性、良好的切削加工性能和镜面抛光性能，具有良好的表面处理性能，可进行渗氮、渗硼、镀铬、镀镍等表面处理。
8Cr2S钢热处理到硬度为40~42HRC时，其切削加工性相当于退火态的Tl0A钢(200HBS)的加工性。综合力学性能好，可研磨抛光到Ra0.025µm，该钢有良好的光刻浸蚀性能。
8Cr2S钢的淬火加热温度为860~920℃,油冷淬火、空冷淬火或在240~280℃硝盐中等温淬火都可以。直径100mm的钢材空冷淬火可以淬透，淬火硬度为62~64HRC。回火温度可在550~620℃温度范围内选择，回火硬度为40~48HRC。因加有S，预硬硬度为40~48HRC的8Cr2S钢坯，其机械加工性能与调质到30HRC的碳素钢相近。
