模具鋼材的特性

1、模具鋼分類

按化學(xué)成分分為：（1）碳素鋼：S50C、S55C

（2）合金鋼：ⅰ低合金鋼（≤5%）；ⅱ中合金鋼（5%～10%）；ⅲ高合金鋼（＞10%）。

按使用情況分為：塑膠模具鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼

●一般塑膠模具鋼以預(yù)硬態(tài)（即預(yù)調(diào)質(zhì)=淬火+高溫回火）供貨，熱作及冷作鋼以退火態(tài)供貨。

2、塑膠模具鋼的選用

◆作為塑料模具的使用情況，有種種的不同條件，模具用鋼大致應(yīng)滿足如下的要求：

（1）機(jī)械加工性能優(yōu)良：塑料模具型腔的幾何形狀非常復(fù)雜，往往有深孔、深溝槽、窄縫等加工部位。鋼材必須具有易切削的性能。

（2）拋光性能優(yōu)良：無(wú)論何種塑料模具，其型腔的允許表面粗糙度極小，幾乎都要求能做到鏡面光澤。而要達(dá)到鏡面光澤，主要的一點(diǎn)是鋼材必須具有不低于38HRC的硬度，為40～46HRC，而達(dá)到55HRC為。要達(dá)到鏡面光澤，首先鋼材中的夾雜物要盡量少，而且不能有氣泡存在，并且纖維組織均勻。在大量生產(chǎn)中的模具，為了減少磨損，除了型腔的表面硬度以外，表面粗糙度也是重要條件。

（3）有良好的表面腐蝕加工性：有很多模具要求成形的塑件表面為各種其他物質(zhì)的花紋。如皮革紋、綢紋、布紋、精細(xì)圖案等。這就要求鋼材的質(zhì)地細(xì)而均勻，否則表面腐蝕的效果不佳。

（4）既要耐磨損，而且又有韌性：塑料模具是長(zhǎng)期承受熱交變負(fù)荷的，而且又是長(zhǎng)期經(jīng)受摩擦的。如果僅考慮耐摩擦的一面而不考慮其受熱交變負(fù)荷的一面，若使用冷沖模具用的高碳高合金鋼制造時(shí)，必然出現(xiàn)韌性不足而引起開裂。

（5）淬火性能好，變形小：塑料模具特別是熱固性塑料模具的型腔部分大都必須進(jìn)行熱處理。這就要求鋼材具有較好的淬透性和很小的變形。一般熱塑性塑料成形用模具，采用調(diào)質(zhì)、預(yù)硬化等處理即可。而熱固性塑料成形用模具則必須淬硬。

（6）電火花加工性好：塑料模的凹型腔時(shí)常采用放電加工，放電加工后表面的硬化層要淺，以便于拋光。拋光在塑料模的型腔加工中是最耗時(shí)間的。時(shí)間長(zhǎng)則增加成本。目前對(duì)自動(dòng)拋光的技術(shù)尚未達(dá)到實(shí)用階段，仍然以手工拋光為主。硬化層厚則拋光工時(shí)增大。

（7）有耐腐蝕性：有些塑料，例如聚氯乙烯在成形時(shí)能產(chǎn)生鹽酸氣體，對(duì)型腔有腐蝕性。所以對(duì)于用于有腐蝕氣體的塑料模，必須考慮鋼材的耐腐蝕性。

（8）焊接性好：在型腔加工中，有時(shí)難免要補(bǔ)焊。因此模具鋼必須有很好地焊接性能。

◆在選擇塑膠模具鋼材時(shí)，要依以下條件而逐次考慮之，最后作出決定。

（1）塑件的生產(chǎn)批量：模具是高效率的生產(chǎn)工具。每一付模具的使用壽命，直接關(guān)系到制件的成本。設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了按產(chǎn)量考慮每模的型腔數(shù)之外，就要考慮其使用壽命。批量小，則對(duì)鋼材的要求可以低些；而批量大時(shí)，必須選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，以保證使用壽命而盡量避免重復(fù)制作模具。

（2）塑件的尺寸精度：塑件的尺寸精度，很大程度上取決于模具的制造精度，它又決定制件的合格率。對(duì)于要求高精度（SJ/T10628－95的3、4級(jí)精度）以及超高精度（SJ/T50628－95的1、2級(jí)精度）的塑件，應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼。

（3）制件的復(fù)雜程度：制件越復(fù)雜，型腔的加工就越困難，因而必須選用切削性能好的鋼材。制件復(fù)雜程度高，則尺寸量大，加工部位多。因而加工的應(yīng)力變形必須考慮。

（4）制件的體積大?。褐萍酱?，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削時(shí)，切削應(yīng)力也大。因此對(duì)于大制件的模具選用易切削鋼。制件小時(shí)，型腔體積小，所用的刀具（主要是銑刀）強(qiáng)度低，切削量很小。選擇鋼材時(shí)應(yīng)選用質(zhì)地均勻，合金碳化物分布細(xì)而勻稱的鋼材。小模具多先作預(yù)硬化處理然后加工，要考慮加工的可能性。

（5）制件的外觀要求：塑件如為外觀裝飾件，則表面的質(zhì)量好壞能很大程度上影響產(chǎn)品的銷售。凡對(duì)塑件外觀有高要求的塑件，選用真空熔煉或電渣熔煉鋼，以達(dá)到型腔拋光效果。

◆鋼材的拋光性

生產(chǎn)透明塑料制品，尤其是光學(xué)儀器，對(duì)于成型模具的拋光性（即鏡面加工性）要求很高。

影響鏡面加工性能的因素有：

（1）鋼材冶金質(zhì)量：不得采用易削鋼。采用VAD、VAR、ESR等工藝，可提高鋼的純凈度，從而提高拋光性能。

（2）組織不均勻度：即顯微偏析的影響。措施是必須掌握好出鋼后的澆注技術(shù)和鋼錠的結(jié)晶質(zhì)量；充分鍛造，以保證致密度；均熱化處理或ESR。

（3）硬度：高硬度有利于鏡面拋光。熱處理后的表面滲碳或脫碳導(dǎo)致表面質(zhì)量惡化，影響拋光性能。

（4）拋光技術(shù)：要避免拋光過(guò)程中表面接觸應(yīng)力過(guò)高。否則較軟的基體會(huì)被沖蝕，使碳化物游離出來(lái)，隨后在鋼材表面留下缺陷。

3、鋼材的硬度

●常規(guī)表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、維氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC較為常用。

●HB應(yīng)用范圍較廣，供貨狀態(tài)常用， Cu、Al也可用。HRC適用于表征高硬度材料，如熱處理硬度等。兩者區(qū)別在于硬度計(jì)之測(cè)頭不同，布氏硬度計(jì)之測(cè)頭為鋼球，而洛氏硬度計(jì)之測(cè)頭為金剛石。

●在一定條件下，HB與HRC可以互換。其換算公式可大概記為：1HRC≈1/10HB。

●HV-適用于顯微分析，Cu、Al也可用。

●HL-手提式硬度計(jì)，測(cè)量方便，但對(duì)樣品厚度有要求。