塑胶模具钢材有哪些？渗碳型塑料模具钢的应用和性能

　　渗碳塑料模具钢:碳渗碳钢和合金渗碳钢。

　　主要特点:(1)表面具有高硬度和耐磨性；(2)心脏具有良好的强度和韧性；(3)良好的抛光性能。

　　主要优点:渗碳钢中碳的质量分数一般在0.1% ~ 0.25%范围内，退火后硬度较低，具有良好的切削加工性；另一个优点是塑性好，变形抗力小，冷加工硬化效应小。冷挤压成型法可以不用切割就可以制造模具，非常有利于相同形状模具的批量生产，可以缩短模具的制造周期，降低成本，模具互换性好。

　　缺点:热处理工艺复杂，变形大。

　　常用渗碳塑料模具钢的化学成分:碳、硅、锰、铬、镍、钼。

　　渗碳塑料模具钢的热处理:

　　渗碳(直接淬火、一次淬火和二次淬火)和低温回火(通常在200℃左右)

　　热处理的目的是使模具获得较高的硬度、强度，以及一定的塑性和韧性，从而保证模具的使用性能，延长其使用寿命。一般渗碳后要先缓冷，然后淬火一次。淬火温度应根据需要选择，通常控制在810 ~ 850℃之间，这样可以同时改善模具的表面和型芯组织。

　　⒈10、20

　　10、20钢是最简单最便宜的渗碳钢。渗碳后，表面具有很高的硬度和耐磨性。由于淬透性差，淬火后的型芯强度很低，适用于低负荷、低强度的模具。随着钢中碳含量和合金元素含量的增加，淬透性会大大提高，合金渗碳钢的淬透性更高。淬火时可使用温和的冷却介质，从而减少模具的热处理变形。常用的合金渗碳钢有20Cr、12CrNi2、12CrNi3、12CrNi4和20Cr2Ni4等。

　　⒉12CrNi3

　　中淬透性合金渗碳钢具有中等冷成型性

　　合金化原理:降低碳含量→便于冷成型；加入Ni和Cr可以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性，尤其是Ni，在固溶强化的同时可以提高钢的塑性。锻造工艺:加热温度1200℃，初锻温度1150℃，终锻温度≥850℃，锻后缓冷。退火工艺为:加热至740-760℃，保温4-6h，以5-10℃/h的速度缓慢冷却至600℃，然后随炉冷却至室温。退火后硬度≤160HBS，便于冷挤压。如果切割成型，必须规格化。正火工艺:加热至880~900℃，保温3 ~ 4小时，然后空冷。正火硬度≤229HBS，切削性能好。-注:硬度↑,切削↑。

　　12CrNi3钢气体渗碳工艺:渗碳工艺→900~920℃×6-7h，可获得0.9~ 1.0mm的渗碳层。淬火工艺→渗碳后预冷至800~850℃，可采用油冷或风冷直接淬火。淬火→表面硬度可达56~62HRC，心部硬度250~380HBS。主要用于冷挤压成型具有复杂浅腔的塑料模具，或切割大中型塑料模具。

　　⒊20Cr2Ni4

　　高强度合金渗碳钢，淬透性、强度和韧性均高于12CrNi3钢。锻造工艺:锻造加热温度1200℃，初锻温度1150℃，终锻温度大于850℃，锻件缓慢冷却。晶粒粗化问题:如果锻造后晶粒粗化，即使正火及后续渗碳加热，淬火后仍会得到粗大的马氏体组织。而且当表面碳含量较高时，容易在粗大奥氏体晶粒的晶界上形成网状碳化物。

　　解决方法:①先在640~670℃回火6h，然后空冷，以消除锻后残余应力。(2)然后以大于20℃ /min的速度加热至880~940℃，空冷。③650 ~ 770℃回火后，可获得均匀细小的珠光体和少量铁素体组织→晶粒细化。④再渗碳、淬火和回火。

　　⒋0Cr4NiMoV(LJ)

　　LJ钢是冷挤压塑料模具专用钢

　　合金化原理:①、极低的碳含量，极低的塑性和变形抗力。其冷挤压成形性与纯铁②、铬、镍、钼、钒等相似。，提高了渗碳层的淬透性、硬度、耐磨性和心部强度。锻造工艺:锻造加热温度1230℃，初锻温度1200℃，终锻温度900℃。

　　退火工艺:880℃×2h，炉内冷却至650℃,出炉空冷，退火硬度100~105HBS。

　　LJ钢渗碳速度快，是20钢的两倍。固体渗碳工艺:930℃×6~8h。热处理:渗碳后850-870℃油淬，表面硬度58-60 HRC，心部硬度27-29 HRC，200-220 ℃× 2h。特点:冷挤压模具轮廓清晰、光滑、精度高。用途:主要用于冷挤压成型精密塑料模具。由于渗碳层较厚，不会出现表面塌陷和内壁咬口，使用效果较好。