1.常用塑料模具钢的分类
按钢材特性和使用时的热处理状态分为以下几类：
1）渗碳型：20、20Cr、20Mn、12CrNi3A、20CrNiMo、DT1、DT2、0Cr4NiMoV。
2）预硬型：3Cr2Mo、SM2、5NiSCa、SM1、4Cr5MoSiVS、8CrMn。
3）调质型：45、50、55、40Cr、40Mn、50Mn、S48C、4Cr5MoSiV、38CrMoAlA。
4）耐蚀型：2Cr13、3Cr13、PCR、1Cr18Ni9、3Cr17Mo、74PH。
5）淬硬型：T7A、T8A、T10A、5CrNiMo、9SiCr、9CrWMn、GCr15、3Cr2W8V、Cr12MoV、45Cr2NiMoVSi、GD。
6）时效硬化型：18Ni-140、18Ni-170、18Ni-210、PMS、18Ni9Co、06Ni、25CrNi3MoAl。
2.塑料模具的热处理特点
（1）渗碳钢塑料模的热处理
1）对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
2）对渗碳层的要求。一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量以质量分数0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。
3）渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。图4-3和图4-4分别为20Cr钢恒温渗碳和分级渗碳后碳浓度分布情况。
图4-3 20Cr钢经不同温度恒温渗碳后的碳浓度分布
图4-4 20Cr钢分级渗碳后的碳浓度分布
4）渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成型的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
图4-5为12CrNi3A钢制胶木模及最终热处理工艺。
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图4-5 12CrNi3A钢制胶木模及最终热处理工艺
（2）淬硬钢塑料模的热处理
1）形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形量应小于0.05%。
2）塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模膛面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。
3）淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。图4-6为CrWMn钢套及热处理工艺路线。
（3）预硬钢塑料模的热处理
1）预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。
2）预硬钢的预备热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的可加工性能或冷挤压成型性能。
3）预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表4-8所示为部分预硬钢的预硬处理工艺。
图4-6 CrWMn钢模套及热处理工艺路线
表4-8 部分预硬钢的预硬处理工艺
（4）时效硬化钢塑料模的热处理
1）时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
2）固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。
3）时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模膛表面氧化，炉内需通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理工艺可参照表4-9。
表4-9 部分时效硬化钢的热处理工艺
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