模具钢材的特性

1、模具钢分类

按化学成分分为：（1）碳素钢：S50C、S55C

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

按使用情况分为：塑胶模具钢、冷作模具钢、热作模具钢

●一般塑胶模具钢以预硬态（即预调质=淬火+高温回火）供货，热作及冷作钢以退火态供货。

2、塑胶模具钢的选用

◆作为塑料模具的使用情况，有种种的不同条件，模具用钢大致应满足如下的要求：

（1）机械加工性能优良：塑料模具型腔的几何形状非常复杂，往往有深孔、深沟槽、窄缝等加工部位。钢材必须具有易切削的性能。

（2）抛光性能优良：无论何种塑料模具，其型腔的允许表面粗糙度极小，几乎都要求能做到镜面光泽。而要达到镜面光泽，主要的一点是钢材必须具有不低于38HRC的硬度，为40～46HRC，而达到55HRC为。要达到镜面光泽，首先钢材中的夹杂物要尽量少，而且不能有气泡存在，并且纤维组织均匀。在大量生产中的模具，为了减少磨损，除了型腔的表面硬度以外，表面粗糙度也是重要条件。

（3）有良好的表面腐蚀加工性：有很多模具要求成形的塑件表面为各种其他物质的花纹。如皮革纹、绸纹、布纹、精细图案等。这就要求钢材的质地细而均匀，否则表面腐蚀的效果不佳。

（4）既要耐磨损，而且又有韧性：塑料模具是长期承受热交变负荷的，而且又是长期经受摩擦的。如果仅考虑耐摩擦的一面而不考虑其受热交变负荷的一面，若使用冷冲模具用的高碳高合金钢制造时，必然出现韧性不足而引起开裂。

（5）淬火性能好，变形小：塑料模具特别是热固性塑料模具的型腔部分大都必须进行热处理。这就要求钢材具有较好的淬透性和很小的变形。一般热塑性塑料成形用模具，采用调质、预硬化等处理即可。而热固性塑料成形用模具则必须淬硬。

（6）电火花加工性好：塑料模的凹型腔时常采用放电加工，放电加工后表面的硬化层要浅，以便于抛光。抛光在塑料模的型腔加工中是最耗时间的。时间长则增加成本。目前对自动抛光的技术尚未达到实用阶段，仍然以手工抛光为主。硬化层厚则抛光工时增大。

（7）有耐腐蚀性：有些塑料，例如聚氯乙烯在成形时能产生盐酸气体，对型腔有腐蚀性。所以对于用于有腐蚀气体的塑料模，必须考虑钢材的耐腐蚀性。

（8）焊接性好：在型腔加工中，有时难免要补焊。因此模具钢必须有很好地焊接性能。

◆在选择塑胶模具钢材时，要依以下条件而逐次考虑之，最后作出决定。

（1）塑件的生产批量：模具是高效率的生产工具。每一付模具的使用寿命，直接关系到制件的成本。设计模具时，除了按产量考虑每模的型腔数之外，就要考虑其使用寿命。批量小，则对钢材的要求可以低些；而批量大时，必须选择优质钢材，以保证使用寿命而尽量避免重复制作模具。

（2）塑件的尺寸精度：塑件的尺寸精度，很大程度上取决于模具的制造精度，它又决定制件的合格率。对于要求高精度（SJ/T10628－95的3、4级精度）以及超高精度（SJ/T50628－95的1、2级精度）的塑件，应选用优质模具钢。

（3）制件的复杂程度：制件越复杂，型腔的加工就越困难，因而必须选用切削性能好的钢材。制件复杂程度高，则尺寸量大，加工部位多。因而加工的应力变形必须考虑。

（4）制件的体积大小：制件越大，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削时，切削应力也大。因此对于大制件的模具选用易切削钢。制件小时，型腔体积小，所用的刀具（主要是铣刀）强度低，切削量很小。选择钢材时应选用质地均匀，合金碳化物分布细而匀称的钢材。小模具多先作预硬化处理然后加工，要考虑加工的可能性。

（5）制件的外观要求：塑件如为外观装饰件，则表面的质量好坏能很大程度上影响产品的销售。凡对塑件外观有高要求的塑件，选用真空熔炼或电渣熔炼钢，以达到型腔抛光效果。

◆钢材的抛光性

生产透明塑料制品，尤其是光学仪器，对于成型模具的抛光性（即镜面加工性）要求很高。

影响镜面加工性能的因素有：

（1）钢材冶金质量：不得采用易削钢。采用VAD、VAR、ESR等工艺，可提高钢的纯净度，从而提高抛光性能。

（2）组织不均匀度：即显微偏析的影响。措施是必须掌握好出钢后的浇注技术和钢锭的结晶质量；充分锻造，以保证致密度；均热化处理或ESR。

（3）硬度：高硬度有利于镜面抛光。热处理后的表面渗碳或脱碳导致表面质量恶化，影响抛光性能。

（4）抛光技术：要避免抛光过程中表面接触应力过高。否则较软的基体会被冲蚀，使碳化物游离出来，随后在钢材表面留下缺陷。

3、钢材的硬度

●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。

●HB应用范围较广，供货状态常用， Cu、Al也可用。HRC适用于表征高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。

●在一定条件下，HB与HRC可以互换。其换算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。

●HV-适用于显微分析，Cu、Al也可用。

●HL-手提式硬度计，测量方便，但对样品厚度有要求。