随着塑料工业的发展，塑料模具的需求量与日俱增。塑料制品已广泛应用于汽车、家电、化工、仪表、电信、建材、军工等行业，世界已进入以塑代钢的新时代。为了适应塑料制品尺寸大型化、形状复杂化和表面装饰美观化的要求，塑料模具正朝着大型、复杂、精密化和多腔化的方向发展。因而对模具材料的可加工性、镜面抛光研磨性、图案蚀刻性、热处理畸变和尺寸稳定性都提出了很高的要求。此外，还要求模具材料具备一定的强韧性、耐磨性、耐蚀性和较好的焊补性。
1.塑料模具钢的性能要求
1）综合力学性能要好。模具在工作中要承受温度、压力、浸蚀和磨损的作用，因而要求具有一定的强度、塑性和韧性。讲具体一点就是材料的纯洁度要高，组织均匀致密，无网状、带状碳化物，无孔洞、疏松等缺陷；材料的淬透性好，热处理后有较高的强韧性、硬度和耐磨性，并要求等向性好。
2）可加工性好。塑料模的形状往往比较复杂，还要模具表面刻上各种商标及图案，材料应适应各种机械加工和手工修整等一系列加工要求。
3）模具材料应有良好的导热性和低的热膨胀系数。
4）良好的热加工性。可铸、可锻、可焊，热处理畸变要小，尺寸稳定性好，在300℃以下长期工作不变形。
5）有些塑料模具还要求有良好的耐蚀性和一定的耐热性。
2.塑料模具用钢
塑料模具钢按成分和特征大致可分为六种类型：非合金型塑料模具钢、预硬化型塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢、耐蚀型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢和淬硬型塑料模具钢。
（1）非合金型塑料模具钢YB/T 094—1997标准中列入的SM45、SM50、SM55三个牌号，已在塑料模具中广泛应用。它们也属优质碳素钢，但纯洁度高，硫、磷杂质控制更加严格，碳含量波动范围更窄，力学性能更稳定。该类钢经正火或调质处理后具有一定的硬度、强度和耐磨性，且价格便宜，可加工性非常好，适宜制造形状简单的小型塑料模具或精度要求不高、使用寿命不需要很长的低档次塑料模具。
（2）预硬化型塑料模具钢 这类钢是在w（C）为0.3%～0.5%的钢中加入适当的Cr、Mn、Mo、V等元素而制成的，一般由钢厂经过充分锻打制成模块，经过预备热处理，达到要求的硬度后，供使用单位制模。这样模具制造厂可不必再进行热处理，从而避免了热处理畸变、开裂等缺陷的发生。这类钢主要用于制造寿命长、形状复杂、尺寸要求精度高的大中型塑料制品用模。
3Cr2Mo（P20）、3Cr2MnNiMo（718）钢是国际上广泛应用的预硬化型塑料模具钢，已列入合金工具钢国家标准（GB/T 1299—2000），在我国也得到了广泛地应用。3Cr2MnNiMo钢是改型的3Cr2Mo，较3Cr2Mo有更高的淬透性。调质后在大截面尺寸保持硬度均匀一致。在使用此钢时，应将硬度降至28HRC左右，以克服切削加工的困难。
近年来，我国还研制了应用效果比较明显的5CrNiMnMoVSCa（5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS（8Cr2S）等新钢种，预硬状态的硬度大多为35～45HRC。由于含Ca、S等化学元素，这些钢件可以进行正常的切削加工。
P20S、P20SRE是我国开发的易切削预硬型塑料模具钢。P20钢是在28～40HRC预硬状态下加工成形的。P20S、P20SRE在原成分的基础上分别加入质量分数为0.1%的S和0.05%的RE，其预硬状态的硬度为30～40HRC。P20SRE钢有很高的淬透性，适合于制造有效厚度达600mm的大型或特大型塑料模具；该钢有优良的预硬性能，使钢在预硬状态下制模，精加工后直接使用；其易切削性可保证预硬处理后在较高硬度下具有良好的可加工性和磨抛性；该钢具有良好的综合力学性能。
（3）渗碳型塑料模具钢 这类钢碳含量都比较低，同时含有能提高淬透性的Cr、Ni等元素。渗碳钢在渗碳前硬度很低，具有良好的可加工性。切削加工成形后再渗碳、淬火、低温回火，其表面硬度高、耐磨性好，而心部韧性好。渗碳钢最大的优势是退火后硬度低、高的塑性和低的变形抗力，主要用于冷挤压成形塑料模，而无须进行切削加工；对于大批量生产同一形状的模具十分有利，可大大提高工效，降低生产成本，模具的互换性好，表面硬度高，耐磨性好。冷挤压成形后的塑料模具经渗碳淬火和低温回火，达到表面高硬度、高耐磨性，而心部仍有较好的韧性，主要用于制造要求耐磨性良好的塑料模具。其中，碳钢用于型腔简单、生产批量较小的小型塑料模具；合金钢用于型腔较为复杂、承受载荷较高的大、中型塑料模具。
渗碳型塑料模具钢在国外有专用钢种，如美国的P1、P2、P4、P6，日本的CH1、CH2，瑞典的8416，德国的X6CrMo4钢。我国常用的钢有20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3A、20Cr2Ni4A、2CrNi3MoAlS等。目前我国唯一纳入相关标准（YB/T 094—1997）的渗碳型塑料模具钢是SM1CrNi3钢。国内开发的0Cr4NiMoV（LJ）冷挤压成形专用钢，退火后硬度为85～105HBW，具有优良的冷挤压成形性能。(https://www.xing528.com)
（4）耐蚀型塑料模具钢 在生产会产生化学腐蚀介质的塑料制品（如聚氯乙烯、氟塑料等）时，模具材料必须有很好的耐蚀性。当塑料制品的产量不大时，可以用低档材料经适当热处理再镀铬保护，但大多情况下会选用耐蚀的马氏体型不锈钢或奥氏体型不锈钢制造，如20Cr13、30Cr13、40Cr13、95Cr18、102Cr17Mo、14Cr17Ni2、12Cr18Ni9等。
为了提高耐蚀模具钢的加工进度，国内又研制成功了马氏体时效硬化钢0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR）和1Cr14Co13Mo5V（AFC-77）钢。这类钢适于制造要求高耐磨性、高精度和高耐蚀性的塑料模具。
在研制新耐蚀钢的同时，还引进和应用了国外耐腐蚀镜面塑料模具钢，例如法国的CLC2316H、德国的X36CrMo17、奥地利百禄公司的M300、瑞典ASSABS-136、日本大同S-STAR等。这些钢经精细冶炼及热处理，纯净度高，组织细小均匀，具有良好的镜面性。如果需要进一步改善力学性能，可以重新进行淬火回火处理。
（5）时效硬化型塑料模具钢 模具热处理后的变形是模具热处理三大难题之一（变形、开裂、淬硬）。预硬型塑料模具钢解决了模具的热处理变形问题，但模具硬度要求高又给模具加工造成了困难。如果既保证模具的加工精度，又使模具具有较高的硬度，对于精密、复杂、长寿命的模具，是模具材料面临的一个重要难题。为此发展了一系列的时效硬化型塑料模具钢。模具淬火（固溶）后变软（硬度为28～34HRC），便于切削加工成形，然后再进行时效处理，硬度可以升到45～50HRC。适于制造形状复杂、高精度及透明塑料的模具。
时效硬化钢可分为马氏体时效钢和低镍型时效钢。
1）马氏体时效钢。我国的18Ni系列，日本的MASIC、YAG，美国的18MAR300等都属于马氏体时效钢。该类钢以固溶状态供货，硬度为28～32HRC，具有良好的可加工性。加工成成品模具后，再经480～520℃×3h时效处理，可获得50～57HRC的硬度。这类钢时效变形小，热膨胀系数小，可用来制造各种精密模具。马氏体时效钢具有较高的强韧性、良好的耐磨性、最佳的镜面抛光性，可用来制作大批量生产的热塑性、热固性和增强塑料制品的模具和透明的塑料制品的模具，但该类钢的价格比较贵，应慎重选用。
2）低镍型时效钢。我国研制的25CrNi3MoAl、10Ni3MnCuAl（PMS）、20CrNi3AlMnMo（SM2）钢是低镍沉淀硬化型镜面模具钢，属于抑制析出硬化型时效钢，具有良好的冷热加工性能、综合力学性能和镜面性能，用于制造使用温度在300℃左右，硬度为30～45HRC，要求高镜面、高精度图案、蚀刻性好的热塑性塑料模。这些钢在固溶处理后硬度很低（一般不超过30HRC），很容易地进行切削加工，加工完成后再进行低温时效硬化处理，可获得要求的综合力学性能和耐磨性。由于时效处理变形很小，时效处理后不需要再切削加工，即可得到精度很高的模具成品，使用寿命高于预硬型塑料模具钢。
（6）淬硬型塑料模具钢 纳入相关标准（YB/T 094—1997）中的淬硬型塑料模具钢，只有3个牌号：SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiV1、SMCr12Mo1V1。其中前两个是热作模具钢，后一个为冷作模具钢（通过特殊处理，也可以制作热作模具）。为适应塑料模具对抛光性、蚀刻性等特殊要求，这些钢都要经过精炼加工，使杂质含量大为降低，韧性和等向性提高。
除上述3种淬硬型专用塑料模具钢外，还有很多淬硬型塑料模具钢，如T7A、T8A、T10A、T12A，9SiCr、9Mn2V、CrWMn、7CrSiMnMoV，Cr12、Cr12MoV，5CrMnMo、5CrNiMo，W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、W4Mo3Cr4VSi和基体钢65Nb、7Cr7Mo3V2Si（LD）、6Cr4Mo3Ni2WV（CG2）、5Cr4Mo3SiMnVAl（012Al）等。这些钢制成模具后，视模具工作状况作适当的淬火回火处理，可得到合适的硬度。此类模具适用于受力大、易磨损，并受到周期性脱模冲击和碰撞的热固性塑料成形模。
碳素工具钢仅适用于制造耐磨性较高，但尺寸较小、受力不大、形状简单以及畸变要求不高的塑料模。一般用于要求表面耐磨而心部有一定韧性的凹模。
低合金工具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高、生产批量大、耐磨性好的塑料模。
Cr12型钢适用于制造高耐磨性的大型、复杂、高寿命的精密塑料模。
4Cr5MoSiV1（H13）等热作模具钢适用于制造有较高强韧性、使用温度较高和具有一定耐磨性的塑料模。
对于大型、精密、复杂的型腔及嵌件，要求热处理后具有优良耐磨性的模具，可考虑选用基体钢制作。
6CrMnNiMoSi（GD）钢是一种淬硬塑料模具钢，强韧性好，淬透性好和耐磨性高，淬火畸变小，制造成本低，可以代替Cr12型钢和基体钢，用于制造大型、高耐磨、高精度塑料模。
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