模具材料选用的原则和建议

1. 模具材料选用的一般原则

一般情况下，模具材料的选用应满足以下3 个原则。

（1）满足模具工作条件要求（模具材料使用性能要求） 选用模具材料时，应首先根据各类模具的工作条件、受力状态和失效形式，提出该类模具材料应该具有的基本性能，如强度、硬度、耐磨性、塑性、韧性、疲劳强度、导热性、膨胀性、高温强度、回火稳定性、抗氧化性、耐热性、耐蚀性及抗磁性等，然后根据基本性能要求优选符合条件的模具材料。

（2）满足工艺性能要求 模具材料加工成模具的难易程度，将直接影响模具的质量、生产效率和制造成本。因此，模具材料一般应具有良好的可锻性、可加工性和热处理性能，模具材料的锻造温度范围应较宽，容易切削加工，热处理过程中淬火变形、氧化脱碳及开裂倾向等要小，淬透性和淬硬性要高，并具有较好的焊接性。选材时，要把模具材料的化学成分与强化手段紧密结合起来综合考虑。当模具材料的工艺性能与模具的基本使用性能要求相矛盾时，应优先考虑模具材料的工艺性能，这对于生产数量较大的模具来说尤其重要。因为在大量生产模具时，生产工艺周期的长短和加工费用的高低直接影响模具成本。

（3）尽量满足经济性要求 在满足模具基本性能的前提下，应优先选用价格较低的模具材料。能选用碳素钢，则不要选用合金钢；可选用国产钢时，就不要选用进口钢。另外，在选用模具材料时，不要简单地以单价来比较金属材料的优劣，应以综合经济效益来评价模具材料的成本。在选材时，还应考虑生产水平和供应情况，所选钢材种类应尽量少而集中，易于购买和管理。

2. 选用模具材料的一般程序

①分析模具的工作特点和服役条件，找出模具失效的基本形式，合理地确定模具材料的主要性能要求。

②根据模具的工作条件和使用环境，对模具的设计和制造提出相应的技术要求，对模具的加工工艺和加工成本也提出相应的基本要求。

③根据所提出的技术条件、加工工艺性能和加工成本等方面的指标，预选各类模具材料。

④对预选模具材料核算，确定是否满足基本性能要求。

⑤第二次选择模具材料。

⑥试验、试生产和检验，最终确定合理的选材方案。

为了便于对模具材料优选，按模具的工作条件，通常将模具分为塑料成型模具、冷作模具、热作模具及其他类型模具等。针对各类模具，可按一些原则综合考虑其制造材料。

3. 塑料模具材料的选用原则

由于塑料成型模具结构复杂、制造成本高，较长的使用寿命对企业来说很重要，更要防止意外断裂破损。因此，合理选用模具材料极为重要。选用材料时，除了钢材价格因素外，要充分发挥材料的全部优越性。

（1）根据塑料模具的寿命与价格选材 一般模具按使用寿命的长短分为5 级，一级在百万次以上，二级为50～100 万次，三级为30～50 万次，四级为10～30 万次，五级在10 万次以下。一级与二级模具都要求选用硬度在50 HRC 左右的钢材，如美国的420、H13，日本的SKD61、DC53，瑞典的8407、S136，欧洲的2316、2344、2083 等。选用的钢既要有较好的热处理性能，同时要在高硬度的状态下有良好的切削性能，否则容易磨损，达不到塑料件精度要求。

三级模具通常选用预硬型钢材，如S136H、2316H、718H、083H，硬度为270～340 HBW；四、五级模具常选用P20、718、738、618、2311、2711；要求较低的模具还有可能用到45 钢，直接在模胚上做型腔。(www.xing528.com)

（2）根据塑料模具的型腔加工方法选材 塑料模具的型腔常采用切削加工成型，此时要求模具钢具有良好的切削加工性能，见表1-4；也可采用冷挤压成型，此时要求模具钢具有良好的冷挤压加工性能，见表1-5。

表1-4　常用切削加工成型塑料模具钢

续表

表1-5　常用冷挤压成型塑料模具钢

（3）根据塑料制品种类和质量要求选材 要求型腔表面耐磨性好、心部韧性好、形状不复杂的注塑模，选用低碳结构钢和低碳合金钢，如20 钢、20Cr，工业纯铁DT1、DT2 等，这类钢在退火状态下塑性很好，硬度低，退火硬度为85～135 HBW，变形抗力小，可用冷挤压成型，大大减少切削加工量。大、中型且型腔复杂的模具选用优质渗碳钢，这类钢经渗碳、淬火、回火处理后，型腔表面有很好的耐磨性，模具心部又有较高的强度和韧性，常用08Cr4NiMoV、12CrNi3A、12Cr2Ni4A 等。

对于聚氯乙烯或氟塑料及阻燃的ABS 塑料制品，这些塑料在熔融状态分解出的氯化氢（HC1）、氟化氢（HF）和二氧化硫（SO2）等气体，对模具型腔表面有一定的腐蚀，所以必须选用有较好的耐蚀性的模具钢，如PCR、AFC-77、12Cr18Ni9 及20Cr13 等。

生产以玻璃纤维作添加剂的热塑性塑料制品的注射模具或热固性塑料制品的压缩模具，因模具型腔表面过早地被塑料磨损，或因模具受压而局部变形，因此要求模具材料具有高硬度、高耐磨性、高的抗压强度和较高的韧性。常选用淬硬型模具钢，如T8A、T10A、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、9Mn2V、9SiCr、CrWMn、GCr15 等，经淬火、回火后得到所需的模具性能。

透明塑料件要求模具钢材具有良好的镜面抛光性能和高的耐磨性，常采用18Ni 类、PMS、PCR 等时效硬化型钢，也可采用P20 系列及8Cr2S、5NiSCa 等预硬型钢。

根据塑料种类选用模具钢，见表1-6。

表1-6　根据塑料品种选用模具钢

（4）根据塑料件的尺寸大小及精度要求选材 对大型高精度的注塑模，当塑料件生产批量较大时，采用3Cr2Mo（P20）、8Cr2S、4Cr5MoSiVS、3Cr2NiMo（P4410）、SM1、PMS 等预硬化钢，在机加工前预先硬化处理，机加工后不再热处理，直接使用，防止热处理变形。预硬化钢既有较高的耐磨性，又有高的强度和韧性。

一般来说，选用哪种模具材料没有对错之分，必须根据模具的工作条件、失效形式及使用寿命，得出模具材料的基本使用性能要求，再结合模具材料的工艺性能、模具要求的制造工艺、生产率和制造成本等因素综合选用和评价，实现经济效益最大化。