了解SM3Cr2Mo（P20）系列材料知识点

3Cr2Mo钢源自美国的塑料模具钢P20（AISI，ASTM），是最早列入我国国家标准（GB/T 1299—2000）的塑料模具钢，代号P20，是国际上通用型塑料模具钢，钢液经炉外精炼或电渣重熔，可使P、S的质量分数低于0.01%。钢中杂质及Al₂O₃·SiO₂类型的硬质点很少，切削时阻力小，因此可以调质到28～37HRC较高的硬度，用于预硬化状态供应，仍能保持良好的机械加工性能，抛光后可获得较低的表面粗糙度。在调质处理以后再进行机械加工，可避免热处理变形，故称为“预硬型”塑料模具钢。而SM3Cr2Ni1Mo、3Cr2MnNiMo、SM3Cr2NiMo这一组钢是在3Cr2Mo（P20）钢的基础上发展起来的一系列P20钢改进型牌号。

为了弥补P20类型钢的不足，满足P20类型钢达不到要求的场合，在P20钢的基础上主要添加一些Ni元素，或者是提高Mo、Mn的等元素的含量，进一步改进冶炼加工，使钢材在品质上有较大改进提高，与P20一起称为P20系列钢，是目前应用最广泛的通用型塑料模具钢的典型牌号。P20系列钢经渗碳、渗氮、氮碳共渗、离子渗氮后再抛光，表面粗糙度Ra可以降低到0.03μm左右，表面光亮度也可进一步提高。

1.化学成分

P20系列钢的化学成分见表4-6。

表4-6 化学成分

临界温度（近似值）：Ac₁763～770℃，Ac₃815～825℃，Ar₃755℃，Ar₁640℃，Ms335℃。

2.性能及应用

（1）性能 该钢具有较好的淬透性和综合力学性能，抛光性良好，精品钢材可抛光到镜面，对于一般塑料模具零件，利用预硬化的3Cr2Mo钢由原材料可直接加工到成品，避免在制造过程中热处理产生变形。P20钢能在中等硬度下达到易切削、镜面光亮度的要求，必须满足好的钢材质量和好的刀具这样两个条件。由于加工刀具质量与钢材的原因，当国产P20钢调质硬度大于30HRC时，机械加工就比较困难，不得不将调质硬度降低到28HRC以下，因此模具表面粗糙度也就随之下降。

（2）应用3Cr2Mo钢适用于大中型和精密型塑料模具成形零件，低熔点合金的压铸模成形零件。SM3Cr2Ni1Mo、3Cr2MnNiMo、SM3Cr2NiMo等钢由于淬透性更好，性能更优越，常常被称为高级塑料模具钢，可以制作尺寸大的、高档次的塑料模具成形零件。

3.常规加工方法

（1）锻造P20钢锻造工艺规范见表4-7。(www.xing528.com)

表4-7 P20钢锻造工艺规范

（2）热处理

1）预先热处理。①低温退火工艺720～740℃保温2～3h，炉冷到500℃以下出炉空冷。②等温退火工艺840～860℃保温2h，720～730℃保温4h，然后空冷。

2）淬火。850～880℃加热，油冷淬火。

3）回火。550～650℃加热，空气中冷却，硬度为28～37HRC。图4-2所示为回火温度对3Cr2Mo钢力学性能的影响，图4-3所示为淬火温度对SM3Cr2NiMo钢硬度的影响。

图4-2 回火温度对3Cr2Mo钢力学性能的影响

图4-3 淬火温度对SM3Cr2NiMo钢硬度的影响