常用的模具钢材料选择

1、常用的模具钢材料选择 模具钢材的选择对于塑料的成功应用，与树脂的选择对于模塑 产品的最终性能要求，具有同等的重要性。正如树脂需按方配制，以 满足塑料在应用中的性能要求一样， 钢也需合金化， 以满足使用中的 特定性能要求。某些应用需要高硬度、高耐磨性的模具钢，以增强分 模线的耐用性， 而其它的应用则需更高韧性的模具钢， 以抵抗机械疲 劳。一般来说， 具有更高硬度和耐磨性能的钢更易脆，而几乎是所有 的情况下，韧性更强的钢， 其耐钢与钢磨蚀 （粘附磨蚀 ） 、与耐玻璃纤 维或矿物充填树脂磨蚀的性能会有所减弱。 模具制作者可选择用不锈 钢，来模塑对其它大部分钢有腐蚀作用的树脂。 模具材料选择原则 （一

2、）满足工作条件要求 1耐磨性 坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使 型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦， 从而导致模具因磨损而失效。 所 以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度 越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物 的种类、数量、形态、大小及分布有关。 1强韧性 模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷， 从而导致脆性断裂。 为防止模具零件在工作时突然脆断， 模具要具有 较高的强度和韧性。 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 2疲劳断裂性能 模具工作过程中，在循环

3、应力的长期作用下，往往导致疲劳断 裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、 拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂 及弯曲疲劳断裂。 模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材 料中夹杂物的含量。 3高温性能 当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早 期磨损或产生塑性变形而失效。 因此，模具材料应具有较高的抗回火 稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。 4耐冷热疲劳性能 有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表 面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻 碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作 模具失效的主要形式之一

4、， 帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。 6耐蚀性 有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素， 受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大 其表面粗糙度，加剧磨损失效。 （二）满足工艺性能要求 模具的制造一般都要经过锻造、 切削加工、热处理等几道工序。 为保证模具的制造质量， 降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、 切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳 敏感性和淬火变形开裂倾向。 1可锻性 具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷 裂及析出网状碳化物倾向低。 2退火工艺性 球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球

5、化率高。 3切削加工性 切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。 4氧化、脱碳敏感性 高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感， 产生麻点倾向小。 5淬硬性 淬火后具有均匀而高的表面硬度。 6淬透性 淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。 7淬火变形开裂倾向 常规淬火体积变化小， 形状翘曲、 畸变轻微， 异常变形倾向低。 常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。 8可磨削性 砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却 条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。 （三）满足经济性要求 在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制 造成本。因

6、此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能 用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。 另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应 尽量少而集中，易购买。 钢材硬度越高 （ 洛氏 55 或更高 ） ，分模线的完整性会明显增，在 分模线处， 钢与钢的合模沿口会产生抽芯， 一个或全部两个钢面的硬 度范围应在洛氏 55 至洛氏 58 之间。为了防止玻璃或矿物充填树脂对 模具的磨蚀，建议考虑在浇口处嵌入 A-2、D-2 或 M-2 钢，并在与浇 口相对的型芯处嵌入耐磨钢。 P-20 钢塑料模具虽没有 “通用” 的模钢，但 P-20 钢被认为是工 业上的多用途钢。预先硬化至RC

7、30-32状态的这种钢非常坚硬，但却 相当容易加工。当模腔尺寸超过12X 12X 12英寸（303.6 X 303.6 X 303.6 毫米） 时，它是一种应加以考虑的优良钢材，因为该尺寸的热 处理块，其成本和有关风险须严格控制。 当已预知模具循环周期不超 过 500,000 次时， P-20 钢还可用于较小尺寸的模腔，以省去热处理 的时间和费用。当制造 P-20 钢体模具时，需要有滑块、提升器、其 它斜导销及活动件，建议这些活动钢件由不同合金和硬度的钢制成， 以减少磨损或高粘附磨蚀。制造大型 P-20 钢体模具的通常做法是， 使用经热处理至RC50-52硬度的H-13钢体滑块或提升器，和/或

8、使用 硬度在RC55至 RC58范围内的局部磨擦钢面。 H-13 和 S-7 钢 这些钢都具有极高的韧性和抗机械疲劳性，其中H-13 钢 (RC50-52)韧性较高，而S-7钢由于硬度较高(RC55-57)，所以具有更 好的耐用性。 两种钢都没有特别的耐玻璃或矿物树脂充填剂磨蚀的性 能。在充填树脂应用中，通常在浇口处嵌入 A-2、D-2或M-2钢大于 8X 8X 8英寸(202.4 X 202.4 X 202.4毫米)、硬度和韧性需高于 P-20 的模腔，常选用 H-13 钢。较小模腔和型芯常用 S-7 钢制成。 S-7 钢 可在空气淬火中热处理成 21/2 英寸(63.25 毫米)或更小的横

9、断面， 并通过此加工过程，获得很好的尺寸稳定性。 H-13 和 S-7 的大断面 必须特别地在油中骤冷。 防腐蚀 在高湿度环境下模塑时，镀镍或不锈钢有助于防止模具腐蚀。 当使用会产生冷凝、 接着是氧化现象的冷模具， 或者使用的模具材料 会释放对大部分钢材有腐蚀性的气体时，最容易产生腐蚀。GE树脂， 在正常情况下无需镀镍或不锈钢模具，因为模具温度不应低于140 F(60 C),而且只有一些GELO树脂注塑牌号有腐蚀性的(PVC)成分。 如果有模具长期存放、 除了预喷涂还需要其它防腐措施的情况时， 一 般来说建议使用镀镍。 与鉻或其它技术相比， 无电镀镍具有卓越的防 化学剂性，且相对较便宜，而且与

10、大部分树脂脱模更为方便。最后， 镀镍给钢材选择留有余地， 使其比不锈钢具有更高的机械性能和导电 性能，如韧性、硬度、耐粘附磨蚀性等。 常用模具制造材料 M-2Rc62-64 硬度极高，韧性好，极强的耐磨和粘附磨蚀性。用 于浇口嵌件，型芯销，合模沿口或分模区 因其具有耐磨性，机器加工和研磨难 度大、成本高 D-2Rc57-59 硬度高，耐磨性好，用于会产生玻璃或矿物充填剂 高磨损的浇口嵌件和模腔区 较脆，研磨与组装有一定困难 A-8Rc56-58 很好的抗粘附磨蚀性能，很高的韧性，用于滑块， 提升器，斜导销 耐磨性尚可 A-6Rc56-58 热处理稳定性优异，硬度和压缩强度很高，口碑不 错的通用

11、空气硬化钢。 韧性一般 A-2Rc55-57 热处理稳定性好，耐磨性好韧性一般 / 韧性耐磨蚀、 S-7Rc55-57 优异的抗机械疲劳性能，卓越的硬度 粘附磨蚀性能一般 O-1Rc56-58 口碑不错的通用油硬化钢，中上的耐粘附磨蚀性能。 用于小嵌件和型芯 韧性中等偏下 L-6Rc55-57 很好的韧性，油硬化，具有良好的热处理稳定性硬 度中等，耐磨性中等偏下 P-5Rc55-57 延展性高。用作切压制模钢材表面硬化，型芯硬度很低，耐用 性和 热处理稳定性低 P-6Rc55-57 容易机加工和焊接热处理稳定性低，耐用性中等偏 低 P-20Rc28-32 视为工业标准钢，韧性非常好，易于机加工。制造 较大模腔的好材料 活动的钢制零件应用不同合金和强度 的钢制造，以防止磨损或高粘附磨蚀 H-13Rc50-52 韧性非常高硬度低 SS420Rc48-50