业具材工器筑装具车子用业它建包家汽电家农其0引吕新型材料如塑料永久地占领了新的市场，近年来其产量和消费量都相对稳定增长，1998年塑料制品总产量1252万吨，预计2000年将达到1350万吨左右。这一增长的主要原因是由于塑料成了传统金属的替代品。塑料的多样性开辟了许多新的应用领域，也对塑料模具钢的性能提出了更高的要求。
塑料在汽车上的应用（依据DuPont）在为塑料模具选择适当的模具和热处理工艺时必须了解模具受到的冲击及塑料模具钢性能的基本知识。所以本文的目的是介绍当前使用的一些塑料模具钢，并简要介绍该领域的最新发展趋势。
1塑料模具钢塑料的广泛应用如表1所示，当前许多产品如汽车零件、瓶子、计算机机箱、家具和许多家用器具等都是塑料制造，这要许多不同种类的模具钢满足生产上急剧需求。
表11998年德国塑料的应用领域项选择塑料模具钢必须考虑模具的受力情况。塑料模具钢最重要性能包括耐磨性、硬度、耐蚀性、韧性、抛光性、纹理性、焊接和加工性能。由于其中某些性能是此削彼长的，所以没有一种钢各项性能都优异。适于制造塑料模具的模具钢可以分成五类，列在表2中，化学成分如表3所示，下文概述这些钢的基本性能。
1.1表面硬化钢如表3所示，表面硬化钢的含碳量低于其它模具钢。这类钢制造的模具为了达到足够的硬度必须经过渗碳提高其表面含碳量，淬火回火后，模具表面形成0.61.0厚的，硬度约60HRC的硬化层，决定于模具钢合金元素含量的心部硬度显著低些。
表面硬化钢兼有高硬度、耐磨、抛光性能优良的表面和高韧性的心部。
这类钢主要缺点之一是：模具热处理后只有经过再次热处理才能整形。其次，热处理过程中模具尺寸变化较大，限制了这类钢只能用于小尺寸模具。
当前，表面硬化钢的应用呈下降趋势。
表2主要塑料模具钢及其性能的一览表耐磨性硬度耐蚀性韧性抛光性纹理性可焊性加工性表面硬化钢++（心部）++预硬化钢硬化耐蚀钢预硬化全淬透钢马氏体时效钢。
表3―些塑料模具钢的化学成分钢的牌号德国化学成分（质量分数CO/%）材料号CSiMnCrMoNiVwCoTis表面硬化钢——耐蚀钢可淬透钢X38CrMV5 1.2预硬化钢当前，越来越大的零件，如汽车车身部件采用塑料制成，大型模具不宜采用表面淬火钢，因为整个截面达不到要求的性能，可使用预硬化钢。这类钢在钢厂就已经热处理，供货状态的模块整个截面强度均匀，约1000MPa.预硬化钢模具的优点是热处理没有产生变形的危险。另一方面，由于这类钢必须在预硬化状态下加工，耐磨性和抗压强度必须低于其它模具钢。最典型的预硬化钢列在表3中。
12738）钢非常适用于大型模具，由于Ni含量约1%，故该钢材淬透厚度可达1000mm，即使是带深腔的模具也可以获得合适的硬度和强度。化学成分与其相似的40CrMnMo7（1.2311）钢可制造最大厚度达400mm的模具。如果模具加工量大，则可采用加工性能改善的含硫钢40CrMnMo8-6（1.2312），由于增加了硫，产生MnS夹杂而改善加工性能，另一方面又降低了钢的货性和耐蚀性，这类钢的模具表面纹理性较差。
1.3耐蚀钢通常并不认为塑料具有腐蚀性，但其生产过程中有些情况可能释放具有腐蚀性的成分。PVD工艺会释放盐酸，产生醋酸纤维素时产生乙酸，生产含氟塑料时产生氢氟酸，甚至湿度高的空气也腐蚀模具。
生产这类塑料的模具或经常暴露在高湿度中的模具都应采用耐蚀模具钢。
模具钢的耐腐蚀决不是绝对的、永久的，耐蚀性有赖于钢的化学成分、热处理条件及腐蚀介质。铬和钼是提供耐蚀性的重要合金元素。铬对碳有强的亲和力，所以铬的大部分形成碳化物。产生耐蚀性的只是不在析出的碳化物中的游离态铬，所以热处理是很重要的。
显示了游离态铬含量对塑料模具钢耐蚀性的直接影响。与X42Crl3（1.2083）钢相比，含铬量为17%的X36CrM17（1.2316）钢由于铬含量高而具有更好的耐蚀性，而且增加1%的钼也提高它的耐蚀性。1.2316钢中的含碳量部分由氮替代成为1.2316+N，耐蚀性能进一步提高。因为这种成分的改进减少了束缚在碳化物中的铬，从而提高基体中铬的量，可以显著提高耐蚀性。X36CrM17（1.2316）这类耐蚀钢模具回火会析出含铬量高的碳化物，从而显著降低耐蚀性。
回火温度对塑料模具钢X36CrM17（1.2316）耐蚀性的影响1.4可淬透性钢这类钢制造塑料模具已有许多年，它们不仅抗压强度高，而且热处理后也能修模。最知名的是X45NiCrMc4（1.2767）钢和X38CrMV5-1（1.2343）钢。由于X45NiCrMo4钢化学成分具有相变使得模具的热处理并不复杂。X38CrMV5-1钢原本设计作为热作模具钢，其良好的回火稳定性使其可采用渗氮提高耐磨性。这类钢还有一个优点是高的尺寸稳定性。如果加工磨损大的塑料，建议使用高耐磨性钢。此外，莱氏体冷作模具钢X155CrVM12- 1和90MnCrV8也经常使用。
1.5马氏体时效钢当塑料模具既要高硬度、又要高韧性时，可以使用马氏体时效钢X3NiCrMoTil8-9-5（1.2709），马氏体时效钢的合金化概念完全不同于上述钢。这类钢固溶退火态供货，具有良好的加工性能。唯一的热处理是490 T时效6h再空冷，获得55HRC的硬度。该工艺不会使这类钢发生上述其它钢所需的转变，只有约0.1%的均匀收缩。所以，热处理过程中优异的尺寸稳定性是马氏体时效钢的最大优点之一。马氏体时效钢最适于制造外形十分复杂、热处理时易发生开裂和尺寸变化的模具。
1.6模架钢现代塑料模具由模架和插人其中的模芯组成。
模架承受较轻的力学和化学作用，故可采用质量较差的钢制造。许多场合仅要求良好的加工性能，这时可选择C45W钢（1.7310）。如要求模架耐腐蚀，则可选择X33S16钢（1.2085），该钢种是在耐蚀钢X36CrMl7的基础上加硫发展而来，加硫一方面改善了钢的加工性能；另一方面降低了其耐蚀性和钿性。
2前景塑料加工工业中一种明显的趋势是将模具分成每副模具的生产零件数量进行分类的，但并没有确切的定义来区别。下面的例子试图说明这两类的差别。
汽车工业中生产塑料零件所用的就是典型的越倾向于生产能用于多种车型的通用零件（如开关，按钮等）。生产量很大的这些零件对模具的尺寸精度和表面质量要求很高，高容量模具必须在生产中保持其力学、化学、热学和摩擦学特性才能胜任。
高容量模具使用的模具钢应具有高硬度和高耐磨性，兼有高耐蚀性更理想。传统模具钢中只有可淬透性钢具备这些性能。
塑料替代传统材料的步伐促进了新型塑料和工艺技术的发展，对模具的要求随之提高。如工艺温度提高至450丈左右，模具裸露的表面将承受高的热冲击。这类场合建议使用热作模具钢X38CrMVl钢。其回火稳定性、红硬性和强度都足以承受现代塑料加工的温度。对于要求很高性、各向同性和高纯净度的大型模具应采用重熔钢。
现代技术的应用在模具钢生产中有可能或已经取得改善性能。颗粒冶金传统粉末冶金，及相关的喷射沉积新技术，很有可能开发出一个全新的合金系。其主要特点是非常细小的液滴快速凝固，强制分散成粉末，可制造极其均的材料。而且，高凝固速率可以开发出传统锭模式冶金无法生产的新合金系。这样，可以方便地调整模具钢成分满足模具使用性能的要求。
尽管当前大部分塑料模具钢采用传统锭模式冶金生产，但一些粉末冶金塑料模具钢可以看作新材料。钢的喷射沉积技术在工业上应用刚刚开始，必将带来许多具有新性能和新优点。
过去的十年里，氮作为合金元素变得越来越重要。氮的性能接近碳，并可替代碳。应用这项技术将获得显著的效果，如提高耐蚀性，尤其是在含氯离子的腐蚀介质中。
设计“低容量模具”是为了生产数量较少的零件，所以其性能的要求低于“高容量模具”。由于这种模具的成本必须很低，“低容量模具”最重要的特性是模具钢的加工性能良好。
最具实用价值的是析出硬化或预硬化模具钢。
有关析出硬化塑料模具钢更详细资料参见。
3总结在汽车工业中容易看到如塑料这种新材料永久替代传统材料的趋势。
塑料工业常用的模具是钢制造，所以持续增长的塑料市场直接影响模具钢市场。塑料的多样性要求许多不同种类的模具钢满足生产技术的需求。
粉末冶金和喷射沉积这两项现代技术可设计化学成分的新钢种，满足耐磨、耐蚀性能更高的要求；另一项新技术是氮用作合金元素。
这些新技术提供了新的综合性能，将带来许多有益的工艺效果。
汇荣流体（http://www.servo-valve.cn/） |
