常用國產預硬型塑料模具鋼的特性及應用
定義：將鍛造、軋制的模塊預先調質處理到一定硬度(20~40HRC)，直接加工成模使用。可分為調質預硬型塑模鋼和易切削預硬型塑模鋼。
化學成分特點：一般為中碳低合金鋼，0.35~0.65%C，特點：完全避免了因熱處理而引起的模具變形和開裂。適用：最適宜制作形狀復雜的大、中型精密塑料模具。有利于模具材料的標準化、批量化。
常用的預硬型塑料模具鋼：3Cr2Mo (P20) 、3Cr2NiMo(P4410)、Cr5MoSiV1(H13)、20BSCa、20Sre、20S、CrNiMnMoSCa（5NiSCa）、55CrNiMnMoV（SM1）、Cr2MnWMoVS（8Cr2S)
常用國產預硬型塑模鋼化學成分：C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、V
熱處理：
預先熱處理：一般為球化退火，目的是消除鍛造應力，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能。
預硬處理：通常采用淬火加高溫回火（又稱之為調質處理）。
淬透性：直接影響塑模鋼的最終力學性能。Cr、Mn、Si、Ni等都有可提高淬透性，尤以Cr-Ni、Cr-Ni-Mo、Cr-Mn-Mo的配合效果更佳。
回火脆性：對小尺寸模塊→快冷可避免對大尺寸模塊→加入0.3~0.5%的Mo或1%的W即可。
易切削預硬鋼的問題：預硬化鋼的使用硬度一般在30~42HRC范圍內，切削加工性能較差。目的：為了減少機加工工時、延長刀具壽命、降低模具成本；在各類易切削鋼中，硫易切削鋼因成本低，在各種切削條件下都能改善被切削性，故應用最普遍，但鋼的力學性能與硫含量成反比關系 ，硫降低鋼材的橫向性能，特別是塑性和韌性。因此發展了較低硫含量和控制硫化物形態及各種多元復合的易切削鋼；Ca、Zr、Te、Ti、稀土等元素都可控制硫化物形態。www.syfukang.com在含硫的易切削塑料模具鋼中加入微量的Ca(0.002~0.008%),可使單一硫系條狀硫化物變成紡錘狀，改善了切削加工性能、磨拋性能和圖案花紋蝕刻性能，并提高 了等向性能
易切削預硬鋼分類：⑴、S：條狀MnS，軟質點：S-Ca和S-Re；⑵、Pb：球形軟質點：有毒；⑶、Se：球形軟質點；⑷、Ca：低熔點Ca-Al-Si共晶化合物，硬質點軟化、潤滑。工業污染問題：在易切削鋼中含有的這些元素在一般的冶金產品中則是有害元素，故易造成工業污染，阻礙了易切削鋼的推廣。
⒈P20系列---3Cr2Mo (P20)：
是目前GB/Tl299-2008中唯一的專用塑模鋼與美國P20是同類型鋼。
特點：鏡面拋光性好，Ra0.05~0.10微米，淬透性好（Cr、Ni、Mo），預硬硬度一般為30~36HRC。
適用范圍：主要用于制造中、小型塑料模具，如小型電視機、大型收錄機的外殼和洗衣機面板蓋等。
3Cr2Mo還可進行鍍鉻、滲碳、滲氮、氣相沉積等表面處理，以提高模具型腔表面的耐磨性。3Cr2NiMo(P4410)鋼為P20的改進型，加0.8%~1.2%(wt%)的Ni，以提高鋼的淬透性和強韌性。P4410鋼有較高的純潔度，組織致密，鏡面拋光性能好，粗糙度可達Ra0.01~0.05微米。經預硬到32~36HRC后，具有良好的車、銑、磨等切削加工性能。
表面處理：可采用火焰局部加熱到800~825℃，在空氣中自然冷卻或壓縮空氣冷卻，使局部表面的硬度達到56~62HRC，以延長模具的使用壽命。也可對模具進行表面鍍鉻，表面硬度從370~420Hv提高到1000HV，顯著提高模具的耐磨性和耐蝕性。該鋼的焊接工藝性良好，可進行焊補修復。
該鋼主要用于預硬截面厚度要求大于250mm的塑料成型模具。
⒉SM1 ---Y55CrNiMnMoV(SM1)鋼：
SM1鋼屬含硫系易切削預硬塑料模具鋼，經預硬處理后，硬度一般為35~40HRC。在此硬度下，SM1鋼具有高的強韌性、優良的切削加工性和鏡面拋光性能，模具加工成形后不再熱處理而直接使用；SM1具有較好的耐蝕性和可滲氮等優點，廣泛用于制造高精度塑料成型模具，如錄音機外殼模具、洗衣機外殼模、繼電器組合件注射模等。
SM1鋼的處理工藝：SM1鋼碳、鉻含量較低，具有比較好的鍛造性能，鍛造加熱溫度為1150℃，始鍛溫度為1050℃，終鍛溫度為850℃，鍛后需進行球化退火。
等溫球化退火工藝為：緩慢升溫到810℃左右，保溫2~4h，冷卻到680℃等溫4~6h，爐冷到550℃出爐，退火硬度為200HBS。SM1鋼的淬火加熱溫度為800~860℃，淬火硬度為58HRC，回火溫度為620℃。回火硬度為35~40HRC。
⒊5NiSCa---5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)鋼：
5NiSCa鋼是華科研制的新鋼種，屬于硫、鈣復合系易切削預硬型塑料模具鋼。該鋼不僅具有良好的切削加工性，而且鏡面拋光性也好，蝕刻花紋圖案清晰逼真，并在使用中有較強的保持模具鏡面的能力。5NiSCa鋼經880℃加熱油淬、600℃回火的預硬處理后，硬度為36~48HRC，具有優良的綜合力學性能、耐磨性能、等向性能、切削加工性能和鏡面拋光性能，表面粗糙度可達Ra0.05~0.025微米。拋光后的模具置于大氣中容易銹蝕氧化，應及時進行鍍鉻或滲氮處理，既能保護型腔表面，又能提高表面硬度和耐磨性。鍛造工藝：預熱溫度為800℃ ，鍛造加熱溫度為1100℃，始鍛溫度為1070~1100℃ ，終鍛溫度為850℃ ，鍛后砂冷。此鋼鍛造變形抗力小，塑性良好，容易鍛造。5NiSCa鋼在高硬度(50HRc以上)仍可進行機械加工，具有高的韌性及止裂能力，且變形小。5NiSCa可用于制作型腔復雜、精密的大、中、小型注射模具、橡膠模具和壓塑模具，例如收錄機、洗衣機等塑料模具，模具質量和使用壽命超過P20鋼。
⒋8Cr2MnWMoVS(8Cr2S)鋼：
8Cr2S鋼是華科研制的硫系易切削預硬高碳鋼，8Cr2S鋼的鍛造性能尚好，鍛造加熱溫度為1100~1150℃，始鍛溫度為1060℃，終鍛溫度≤900℃。鍛后MnS沿鍛軋方向延伸成條狀，有各向異性。等溫球化退火工藝為：790~810℃×2h，然后冷到700℃再保溫6~8h，爐冷到550℃出爐空冷，退火硬度≤ 229HBS，退火組織為細粒狀珠光體。淬火加熱溫度為860~920℃，油冷淬火、空冷淬火或在240~280℃硝鹽中等溫淬火都可以。直徑100mm的鋼材空淬可以淬透，淬火硬度為62~64HRC。回火溫度550~620℃，回火硬度為40~48HRC。
可進行滲氮、滲硼、鍍鉻、鍍鎳等表面處理。因加有S，預硬硬度為40~48HRC時仍可進行機械加工，加工性能與調質到30HRC的碳素鋼相近。
⒌12、Y82---空冷12鋼和Y82鋼：
空冷12鋼屬Mn-B系中高碳空冷貝氏體鋼。具有良好的淬透性，在熱鍛或熱軋后(終鍛軋900 ℃)空冷自硬化，再經低溫回火，獲得高強度、高硬度(≥50HRC)的細化B/M復相組織，變形極小，并能保持高的拋光性。微量B使C曲線P區大大右移，空冷淬火可得B/M復相組織。生產工藝簡單、節能、成本低(因省去了淬火重新加熱程序)、模具壽命長。Y82鋼屬于Mn-B-S-Ca系中碳低合金易切削空冷預硬型貝氏體鋼。采用少量Mn、B合金化，空冷即可獲得B/M復相組織，具有優良的強韌性和淬透性。Y82鋼加入適量的易切削元素S和Ca，改善了夾雜物的形態．Y82鋼可以在預硬狀態下加工成形，并可拋光至鏡面，其特性與上述的空冷12鋼相似。它在熱成形后空冷，再經中溫回火，獲得硬度約40HRC及良好的強韌性配合。可用于電視機殼等模具。
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