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）满足工作条件要求1 -耐磨

2、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、大小及分布有尖°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，在循环应力的长期作用下，往往导致 疲

3、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，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

4、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，球化率高。3切削加工性切削用量大，刀具损耗低，加工表面

5、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

6、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RC30-32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 X303.6

7、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， 其成本和有矢风险须严格控制。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

8、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S7钢制成。S7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，镀镰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

9、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镰或不锈钢模具，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 用镀镰。与鎔或其它技术相比，无电镀镰具有卓越的防化学剂性，且相对较 便宜，而且与大部分树脂脱模更为方便。最后，镀镰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

10、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，碑不 错的通用空气硬化钢。韧性一般A-2RC55-57热处理稳定性好，耐磨性好韧性一般S-7RC55-57优异的抗机械疲劳性能 > 卓越的硬度粘附/韧性耐磨蚀、 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f生中等偏下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