预硬型塑料模具用钢介绍

HEATS

　　所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度。这类钢的特点是在硬度30～40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等项加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。

　　我国近年研制的预硬化型塑料模具钢，大多数是以中碳钢为基础，加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素，以改善切削加工性能，从而制得易切削预硬化钢。有些预硬化钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。下面介绍几种典型预硬化塑料模具钢。

2 ~* p C) u+ u% H- B 8 e: `. G" [( g* }

　　(一)3Cr2Mo(P20)塑料模具钢

; l/ L% }% }8 X9 R( y, N

　　3Cr2Mo钢是引进的美国塑料模具钢常用钢号，也是GB1299—85《合金工具钢技术条件》中正式纳标的唯一一种塑料模具钢。

　　1.化学成分及相变点

. D, e. F- u) E- }) R : X) x/ j* c. W- @, A

　　化学成分见表3-5所示。

3 C8 N% s7 k; z6 B + J) b7 C) ?* ~ ?" M

　　表3-5 3Cr2Mo钢的化学成分(质量分数) (%)

( e' o; K. A% K' p( x7 Y

　　C Si Mn Cr Mo P、S

$ L9 l% q1 n; T1 Q! U l' b+ g 3 }( I. N! ~9 ?' v

　　0.28～0.40 0.20～0.80 0.60～1.00 1.40～2.00 0.30～0.55 ≤0.030

　　相变点为Ac1770℃、Ac3825℃、Ar1640℃、Ar3760℃、Ms300℃、Mf120℃。

3 s2 \$ G4 d, |0 p0 T! \- m7 R5 ~9 n : o2 h' x" \2 N, l6 }

　　2.工艺性能

7 a/ L1 ?! b9 k, X' `9 ~

　　(1)锻造：加热温度1100～1150℃，始锻温度1050～1100℃，终锻温度≥850℃，锻后空冷。

8 x- @) j+ ^$ n$ h( f6 ?0 `. U $ j% j9 e: {+ O" o2 t7 V7 h

　　(2)退火：加热温度850℃，保温2～4h，等温温度720℃，保温4～6h，炉冷至500℃，出炉空冷。

$ u! [; @# A: d, R ' y* a; W/ i# t' ~

　　(3)淬火及回火：淬火加热温度860～870℃，油淬，540～580℃回火。预硬态硬度为30～35HRC。

( c5 h8 k6 M' G7 B/ J! m 2 {1 J5 A G% E' r+ U

　　(4)化学热处理：P20钢具有较好的淬透性及一定的韧性，可以进行渗碳，渗碳淬火后表面硬度可达65HRC，具有较高的热硬度及耐磨性。

/ p$ w) Q) G% V# g& B: r k & H2 m- e& N+ W2 L3 t) v* ]

　　3.力学性能

9 B8 G# E# A! Y6 q2 p

　　850℃淬火，550℃回火的P20钢室温力学性能见表3-6所示。

% J' l. _ x E8 B; i

　　表3-6 P20钢室温力学性能

2 a- C1 s3 @9 f. J

　　硬度HRC σb/Mpa σ0.2/MPa δ5(%) ψ(%) αk/(J/cm2)

% f. S8 ^1 h4 I& k3 |- ?

　　30 1250 1140 14 58 11.5

　　4.实际应用

4 ]: @# I* @. s l; o9 a' W

　　P20钢适宜制造电视机、大型收录机的外壳及洗衣机面板盖等大型塑料模具，其切削加工性能及抛光性能均显著优于45钢，在相同抛光条件下，表面粗糙度比45钢低1～3级。

5 T0 A: k$ w/ I' e- a# Z

　　如制造的“飞跃”牌14吋黑白电视机外壳塑料模具，已成型24万模次，模具仍完好无

5 ]: p; E- s8 i0 p3 Y8 n# x

　　损。还制造过18吋彩色电视机外壳塑料模具，大型收录机模具，电唱机盘罩模具，以及洗

　　衣机面板盖模具等。

* a& y5 o8 [3 t% b/ m) d$ w 8 C. _) `9 Q* Q9 a, x

　　(二)3Cr2NiMo(P4410)塑料模具钢

' t7 J8 b8 B' j7 b& {% l- ^) O- }5 O

　　1.化学成分及相变点

o1 T, `& A/ i ) v9 D/ R7 H d9 _3 I/ r5 P

　　3Cr2NiMo钢是3Cr2Mo钢的改进型，是在3Cr2Mo钢中添加了质量分数为0.8%～1.2%的镍，其化学成分见表3-7所示。国内试制的P4410钢实际成分，与瑞典生产的P20钢改进型718钢一致。

　　表3-7 P4410的化学成分(质量分数)(%)

8 @# p2 w) j- ]. _" | ( o/ T* b m2 v$ ?/ w8 ]! z" \

　　C Mn Si Cr Mo Ni P S

　　0.28～0.40 0.60～1.00 0.20～0.80 1.40～2.00 0.30～0.55 0.80～1.20 ≤0.020 ≤0.015

# `8 T- D7 M: W( e) y, S8 |

　　相变点Ac1725℃、Ac3810℃、Ms280℃。