塑料模具钢的种类及特点

国内外广泛地采用各种塑料制件取代金属、木材、皮革等传统材料制件，塑料制件成型用模具的需求量迅速增加，不少工业发达国家塑料成型用模具的产值近年来已经超过冷作模具的产值，在模具制造业中居首位。因此，需要新型的高质量塑料模具专用钢材。

在实际生产中，我国用来制造塑料模具的钢材仍属于传统的常用钢种，例如45、40Cr、CrWMn、Cr12MoV等。这些钢难以满足对塑料模具越来越高的多方面的性能要求。为此，近年来我国研制出了一些新型塑料模具钢，并引进了一些国外已通用的钢种。

塑料模具一般由模架和成型零件及相关配件组成，模架采用中碳钢45或50钢，配件用高碳钢加热处理，成型零件采用合金钢，如预硬钢、热处理硬化钢及镜面钢等，其不同的国家用的牌号各不相同，如：NAK80、718、SKD61（日本）、P20、H13（美国）、2344、2738（德国）、S136、8407（瑞士）等。

由于塑料的品种太多，对塑料制件的要求也很大，对制造塑料模具的材料也提出了各种不同的性能要求，所以不少工业发达国家已经形成了范围很广的塑料模具用材料体系，包括碳素结构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、马氏体时效钢、镜面抛光用塑料模具钢以及铜合金、铝合金等。常用的塑料模具材料的化学成分见表4-1。

表4-1 常用的塑料成型模具用钢化学成分（质量分数，%）

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除上述钢种外，近年来，还有采用球墨铸铁经正火后制造塑料模芯、型腔，大大减少了模具成型的机械粗加工，且使用效果也很好。

常用塑料成型模具用钢的性能及热处理工艺：

1）45钢。可加工性好，调质后有较高的强度和韧性，淬透性差，淬火不变形性差，耐热性差。主要用于模具结构零件及要求不高的成型零件。热处理工艺：830～850℃水淬，200～560℃回火。抗拉强度为1500～750MPa，硬度为52～25HRC。

2）55钢。可加工性好，调质状态使用，具有较高的强度和硬度，韧性好，耐磨性一般，淬透性一般，淬火不变形性差，耐热性差。用于制造形状简单的成型零件。热处理工艺：830～840℃水淬，200～600℃回火。抗拉强度为1500～810MPa，伸长率为3%～15%，冲击韧度为3～10（kg·m/mm²），硬度为55～23HRC。

3）T8钢。可淬性高，但淬透性差，淬火变形较大，耐磨性良好，可加工性良好，耐热性差。用于制造要求耐磨性高的结构零件及尺寸小，形状简单，一般要求的成型零件。热处理工艺：①760～780℃水淬，180～200℃回火。抗拉强度为2050～2100MPa，硬度为60～63HRC，耐磨性一般，可加工性优，淬透性差，淬火不变形性差，耐热性差；②790～810℃碱浴淬火，180～200℃回火。抗拉强度为2150～2250MPa，硬度为62～64HRC。

4）T10钢。热处理工艺：①770～790℃水淬，180～200℃回火。抗拉强度2150～2250MPa，硬度为62～66HRC，耐磨性一般，可加工性优，淬透性差，淬火不变形性差，耐热性差；②800～820℃碱浴淬火，180～200℃回火。抗拉强度为2150～2250MPa，硬度为62～64HRC，耐磨性良好，可加工性良好，淬透性差，淬火不变形性一般，耐热性差。(www.xing528.com)

5）40CrMnMo钢（美国模具钢牌号是S6）。油淬钢，淬透性好，表面硬度较高，心部韧性好，热处理变形小，易于切削加工。用于制造要求高的结构零件，中等强度要求的成型零件，渗碳后可用于要求高耐磨性的成型零件。①850～870℃油淬，560～600℃回火。抗拉强度为1060～1250MPa，伸长率为10%～12%，冲击韧度为7～9（kg·m/mm²），硬度为35～40HRC，耐磨性一般，可加工性良好，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性一般；②850～870℃油淬，560～600℃回火，880～900℃渗碳，850～870℃油淬，180～200℃回火。抗拉强度为1400～1600MPa，硬度为60～63HRC，耐磨性良好，可加工性良好，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性一般。

6）5CrMnMo钢。淬透性与强度比40CrMnMo高些，也可渗碳后使用。用于制造尺寸大，要求高强度及韧性的模具零件。热处理工艺：①840～860℃油淬，200～600℃回火。抗拉强度为1820～1050MPa，伸长率为8%～18%，硬度为56～30HRC，耐磨性一般，可加工性一般，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性良好；②840～860℃油淬，200～600℃回火，880～900℃渗碳，840～860℃油淬，180～200℃回火。硬度为58～62HRC，耐磨性良好，可加工性一般，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性良好。

7）5CrW2Si钢。可加工性好，淬透性和耐热性好，热处理后具有高的强度和韧性，可以渗碳。用于尺寸大、要求高强度、韧性和耐热性的模具零件。热处理工艺：①870～900℃油淬，240～600℃回火。抗拉强度为1850～1250MPa，伸长率为8%～13%，硬度为55～35HRC，耐磨性一般，可加工性一般，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性良好；②870～900℃油淬，240～600℃回火，880～900℃渗碳，870～900℃油淬，180～200℃回火。硬度为58～62HRC，耐磨性良好，可加工性一般，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性良好。

8）9Mn2V钢。淬透性好，热处理变形小，耐磨性良好，可加工性一般，耐热性差。可制造各种类型模具的成型零件，可代替9CrWMo钢。热处理工艺：780～800℃油淬，160～180℃回火。抗拉强度为2000～2500MPa，硬度为>60HRC。

9）9CrWMn、CrWMn钢。基本同9Mn2V钢，淬火过热较敏感，CrWMn钢的碳化物不均匀性大一些。耐磨性良好，可加工性一般，淬透性良好，淬火不变形性良好。热处理工艺：810～830℃油淬，180～200℃回火。抗拉强度为2200～2600MPa，冲击韧度为5～6（kg·m/mm²），硬度为60～63HRC。

10）MnCrWV钢。可加工性和淬透性比9Mn2V、9CrWMn钢好，热处理变形小，耐磨性良好，耐热性一般。用于制造形状复杂、负荷较大的成型零件，可代替9CrWMn钢。热处理工艺：800～840℃油淬，180～200℃回火。硬度为>62HRC。

11）CrMn2SiWMoV钢。空冷钢，淬透性比Cr12型钢好，热处理变形小。具有高硬度和耐磨性，较高的韧性，可加工性一般，耐热性一般。可用于要求高寿命、高精度、形状复杂，大批量生产用的模具成型零件。可代替Cr12型钢。热处理工艺：820～840℃空气或油淬，180～200℃回火。抗拉强度为2800～3400MPa，冲击韧度为5～6（kg·m/mm²），硬度为61～64HRC。

12）Cr4W2MoV钢。基本类似于Cr12钢，可代替Cr12钢制作高寿命、形状复杂的模具成型零件。热处理工艺：①970～990℃油淬，180～200℃回火。抗拉强度为2500MPa，冲击韧度为3（kg·m/mm²），硬度为62～64HRC，耐磨性优，可加工性一般，淬透性优，淬火不变形性优，耐热性一般；②1020～1050℃油淬，500～550℃回火。抗拉强度为2500MPa，硬度为61～62HRC，耐磨性优，可加工性一般，淬透性优，淬火不变形性优，耐热性良好。

13）Cr6WV钢。性能类似于Cr12钢，但耐磨性稍低，可加工性一般，淬透性优，淬火不变形性优，耐热性良好。热处理工艺：①980～1000℃油淬，180～200℃回火。抗拉强度为3000～3500MPa，硬度为>60HRC，耐磨性优，可加工性一般，淬透性优，淬火不变形性优，耐热性一般；②1080～1100℃油淬，490～510℃回火。硬度为>60HRC。

14）20CrMnTi钢。渗碳并热处理后表面硬度高，心部强韧，热处理变形小，耐磨性良好，可加工性良好，淬透性一般，耐热性一般。用于形状复杂的成型零件，可代替9Mn2V等钢。热处理工艺：900～920℃渗碳，870～890℃、800～820℃两次淬火，180～200℃回火。抗拉强度为1100～1250MPa，伸长率为10%～15%，冲击韧度为8～13（kg·m/mm²），硬度为58～62HRC。

15）20CrMnMo钢。渗碳并热处理后表面硬度高，心部强韧，热处理变形小，耐磨性良好，可加工性良好，淬透性良好，耐热性一般。用于形状复杂的成型零件，可代替9Mn2V等钢。也可代替20Cr2Ni4渗碳钢。热处理工艺：880～900℃渗碳，810～860℃、780～800℃两次淬火，180～200℃回火。抗拉强度为1200～1450MPa，伸长率为8%～12%，冲击韧度为5～8（kg·m/mm²），硬度为58～62HRC。

16）38CrMoAl钢。优质氮化钢，调质并氮化后表面硬度很高，心部强韧。耐热性和耐蚀性也好，用于制造尺寸不大，要求高耐磨、耐热性和耐腐蚀性好的模具零件。热处理工艺：①930～950℃油淬，550～650℃回火。抗拉强度为1050～850MPa，伸长率为12%～18%，冲击韧度为7～13（kg·m/mm²），硬度为230～305HBW，耐磨性差，可加工性良好，淬透性一般，淬火不变形性一般，耐热性一般；②930～950℃油淬，550～650℃回火，再氮化。硬度为950～1100HV，耐磨性良好，可加工性良好，淬透性一般，淬火不变形性一般，耐热性一般。

17）2Cr13钢。马氏体钢，调质后具有较高强度、韧性和耐蚀性，耐磨性优，可加工性良好，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性一般。调质并氮化后获得高耐磨性和耐蚀性。热处理工艺：①1010～1030℃油淬，650～700℃回火。抗拉强度为900～750MPa，伸长率为>14%，冲击韧度为75（kg·m/mm²），硬度为230～375HBW，耐磨性差，可加工性良好，淬透性良好，淬火不变形性良好，耐热性一般，耐蚀性良好；②1010～1030℃油淬，650～700℃回火，再氮化。硬度为800～1100HV。