在生产以聚氯乙烯、聚苯乙烯添加阻燃剂为原料的塑料制品时,模具材料必须具有一定的耐腐蚀性能。常用来制作塑料模具的耐蚀钢有3Cr13,4Cr13,9Cr18,Cr18MoV,Cr14Mo,Cr14Mo4V,1Cr17Ni2等不锈钢和马氏体时效不锈钢。
1)高碳高铬型耐蚀钢
常用于制作塑料模具的高碳高铬型耐蚀钢有9Cr18,Cr18MoV,Cr14Mo,Cr14Mo4V,PCR,AFC-77,4Cr13,1Cr17Ni2钢等。
高碳高铬耐蚀钢属于莱氏体钢,必须通过锻造使粗大碳化物均匀分布。钢坯的锻造加热温度为1 100~1 130℃,始锻温度为1 050~1 080℃,终锻温度为850~900℃。锻后砂冷或灰冷。
为降低锻造后的硬度,改善切削加工性能,并为淬火作好组织准备,锻后应进行球化退火,退火组织为粒状珠光体和均匀分布的粒状碳化物,退火硬度为179~255 HBS。
2)中碳高铬型耐蚀钢——4Cr13
4Cr13属于马氏体不锈钢,严格地讲,只能耐大气和水蒸气腐蚀。在热处理后能获得较高的硬度和耐磨性,可用于制造要求一定耐蚀性能的塑料模具。
4Cr13的软化处理,可以采用在750~800℃温度进行高温回火2~6 h,也可采用在875~900℃温度保温1~2 h,以15~20℃/h的速度冷至低于600℃出炉空冷,退火硬度为170~200 HBS。(www.xing528.com)
4Cr13钢的淬火温度一般选择在1 040~1 060℃。4Cr13钢通常在两种回火状态下使用,当要求高硬度和高耐蚀性时可在200~350℃温度回火;当要求强度、塑性和冲击韧度有最佳配合,且耐蚀性又较高时,则采用650~750℃回火。
3)低碳铬镍型耐蚀钢——1Cr17Ni2
1Cr17Ni2钢属于马氏体型不锈耐酸钢,对于氧化酸类、盐类的水溶液有良好的耐蚀性。1Cr17Ni2钢具有较高的强度和硬度,而且耐蚀性能比4Cr13好,缺点是有脆性倾向,焊接性较差。
1Cr17Ni2钢的淬火温度一般为1 000℃。与4Cr13不锈钢一样,也是在淬火后低温回火或高温回火具有最好的耐腐蚀性能。淬火后经250~300℃回火,基体组织为回火马氏体,钢的强度、硬度较高,耐磨性好,而且具有高的耐蚀性能。高温回火温度为600~700℃,钢的基体组织为回火索氏体,具有较好的强度与韧性配合,而且也具有较高的耐蚀性能。
4)0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢
PCR钢是一种马氏体沉淀硬化型不锈钢,因碳含量低,耐腐蚀性和焊接性都优于马氏体型不锈钢,而接近奥氏体不锈钢。PCR钢热处理工艺简单,经1 050℃固溶处理后空冷可获得单一的板条马氏体组织,硬度为32~35 HRC,具有良好的切削加工性能。经460~480℃时效处理后,由于马氏体基体析出富铜相,使强度和硬度进一步提高,达44 HRC,同时获得较好的综合力学性能。
PCR钢经时效处理后,工件仅有微量变形,其抛光性能良好,抛光后在300~400℃进行PVD表面离子镀处理,可获得高于1 600 HV的表面硬度。因此,PCR钢适于制造要求高耐磨、高精度和耐腐蚀的塑料成型模具,如氟塑料、加阻燃剂塑料、聚氯乙烯塑料成型模具。
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