渗碳型塑料模具钢主要用于冷挤压成形、型腔复杂的塑料模具。这类钢的碳含量较低，为了便于冷挤压成形，要求其在退火状态必须有高的塑性和低的变形抗力，退火硬度≤160HBW，复杂型腔的硬度≤130HBW。在冷挤压成形（或切削加工成形）后进行渗碳和淬火回火处理，使模具具有一定的硬度、强度和耐磨性，心部具有较好的韧性，从而提高模具的使用寿命。

该类钢主要制作要求耐磨性良好的塑料模具。其中，碳素钢用于型腔简单、生产批量较小的小型塑料模具，合金钢用于型腔比较复杂、承载载荷较高的大、中型塑料模具。

国内常用渗碳型钢种有20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3、20Cr2Ni4、2CrNi3MoAlS和0Cr4NiMoV（LJ）等，以及渗碳型塑料模具钢SM1CrNi3钢等，常用的渗碳型塑料模具钢的化学成分见表7-5。

表7-5 常用渗碳型塑料模具钢的化学成分

（1）20钢 20钢属于低碳钢，具有强度低、塑性和韧性较好、切削加工性很好的特点。采用冷挤压成形的模具，在冷挤压加工前应先进行正火处理。20钢适宜渗碳热处理。

1）20钢的预备热处理工艺规范见表7-6。

表7-6 20钢的预备热处理工艺规范

2）20钢的淬火与回火工艺规范见表7-7。

表7-7 20钢的淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为900～920℃，罐冷；淬火温度为780～800℃，水冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，表面硬度为58～62HRC，心部硬度为160～190HBW。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，保温一定时间后直接淬火，水冷或油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，表面硬度为58～62HRC，心部硬度为160～190HBW。

5）应用。20钢适宜制作普通的中、小型塑料模具等。

（2）20Cr钢 20Cr钢经淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性良好。渗碳时钢的晶粒有长大倾向，故要求二次淬火以提高心部韧性，不宜降温直接淬火。20Cr钢适于进行渗碳热处理，对于寿命要求不高的模具，也可以直接进行调质处理。

1）20Cr钢的预备热处理工艺规范见表7-8。

表7-8 20Cr钢的预备热处理工艺规范

2）20Cr钢的淬火与回火工艺规范见表7-9。

表7-9 20Cr钢的淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为900～920，罐冷。淬火：一次淬火温度为860～980℃，油冷或水冷；二次淬火温度为780～820℃，油冷或水冷。回火温度为170～190℃，表面硬度为58～62HRC。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，保温一定时间后直接淬火，水冷或油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，表面硬度为58～62HRC。

5）应用。20Cr钢适宜制作中、小型塑料模具。

（3）20CrMnTi钢 该钢可作为一般渗碳钢使用，也可以作为调质钢使用。该钢经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面及韧性较好的心部，低温冲击韧度较高。该钢正火后具有良好的切削加工性，并可得到光洁的表面。该钢有回火脆性，高温回火后必须快速冷却。

1）20CrMnTi钢的预备热处理工艺规范见表7-10。

表7-10 20CrMnTi钢的预备热处理工艺规范

2）20CrMnTi钢的淬火与回火工艺规范见表7-11。

表7-11 20CrMnTi钢的淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为900～920，罐冷；淬火温度为820～850℃，油冷；回火温度为180～200℃，油冷，表面硬度>60HRC。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，保温一定时间后直接淬火，油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，空冷，表面硬度为58～62HRC。

5）应用。20CrMnTi钢适于制造几何形状复杂的塑料模具等。

（4）0Cr4NiMoV（LJ）钢 该钢是冷挤压成形模具钢和超低碳型塑料模具钢。该钢碳含量很低，具有优良的塑性和低的变形能力。冷挤压成形后的模具进行渗碳、淬火及低温回火，可获得高的使用性能与寿命。

1）预备热处理为锻后完全退火：870～890℃×2h加热，以40～80℃/h冷速随炉缓冷至600～650℃，出炉空冷，硬度为85～105HBW，可顺利进行冷挤压成形。

2）渗碳淬火与回火。920～940℃×6～8h渗碳后罐内冷却；850～870℃×0.5～1h加热后，油淬，硬度≥60HRC；160～180℃×2～3h低温回火，空冷，表面硬度为58～60HRC，心部硬度为27～29HRC，热处理畸变小。

3）碳氮共渗与淬火回火。840～860℃×6～8h碳氮共渗，出炉后直接油冷淬火，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，硬度为58～62HRC。

4）应用。LJ钢主要用于替代10钢、20钢及工业纯铁等冷压成形的精密塑料模具。由于渗碳淬硬层较深，且基体的硬度高，故其模具在服役过程中不会出现型腔表面塌陷及内壁咬伤等缺陷，具有较高寿命。LJ钢也可用于制作高精度、高镜面、型腔复杂的塑料模具等。

（5）12CrNi3钢 该钢是渗碳型塑料模具钢和传统的中淬透性合金渗碳钢、中淬透性焊接渗碳钢。该钢在退火后硬度低、塑性好，可采用切削加工或冷挤压成形的方法制造模具。

1）12CrNi3钢的预备热处理工艺规范见表7-12。

表7-12 12CrNi3钢的预备热处理工艺规范

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2）12CrNi3钢的淬火与回火工艺规范见表7-13。

表7-13 12CrNi3钢的淬火与回火工艺规范

3）气体渗碳。900～920℃×6～7h渗碳，随后预冷到800～850℃直接淬火油冷或空冷，渗碳层深度为0.9～1.0mm，表面硬度为56～62HRC，心部硬度为250～380HBW，模具畸变很小。

4）应用。12CrNi3钢主要用于冷挤压成形的形状复杂、型腔浅的塑料模具，以及制造大、中型切削加工成形的塑料模具；也可用于大中型胶木模、高强度塑料注射模、软质塑料注射模，以及受磨损、受载荷、生产批量均较大的模具等。

（6）12Cr2Ni4钢 该钢是高淬透性高镍钢和高合金优质渗碳钢，具有高的强度、韧性和良好的淬透性。该钢渗碳及淬火后表面硬度和耐磨性很高，同时心部韧性很好，但该钢有白点敏感性及回火脆性，可用冷挤压成形或切削加工的方法制造模具。

1）12Cr2Ni4钢的预备热处理工艺规范见表7-14。

表7-14 12Cr2Ni4钢的预备热处理工艺规范

2）12Cr2Ni4钢的淬火与回火工艺规范见表7-15。

表7-15 12Cr2Ni4钢的淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为910～930℃，罐内冷却；淬火加热温度为820～840℃，油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～200℃，空冷，表面硬度≥58HRC。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，碳氮共渗后出炉直接油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，空冷，表面硬度≥58HRC。

5）应用。12Cr2Ni4钢适合于制作大、中型塑料模具等。

（7）20Cr2Ni4钢 该钢是高淬透性高镍钢和低碳高合金渗碳钢，可制造截面尺寸较大的模具，强度、韧性及淬透性均优于12Cr2Ni4钢。该钢可用切削加工或冷挤压成形的方法制造模具。该钢渗碳后不能直接淬火，在淬火前需进行一次高温回火。

1）20Cr2Ni4钢的预备热处理工艺规范见表7-16。

表7-16 20Cr2Ni4钢的预备热处理工艺规范

2）20Cr2Ni4钢的淬火与回火工艺规范见表7-17。

表7-17 20Cr2Ni4钢的淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为900～930℃，罐内冷却，渗碳时间视渗层深度要求而定。需进行两次淬火、回火：第一次淬火温度为850～870℃，油冷，回火温度为600～650℃，空冷；第二次淬火温度为780～820℃，油冷，回火温度为160～200℃，空冷，表面硬度≥58HRC，心部硬度为26～40HRC。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，出炉后直接油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，空冷，表面硬度≥58HRC。

5）应用。20Cr2Ni4钢适合于制作大、中型塑料模具，也可用来制作承受高载荷的渗碳模具零件。

（8）2CrNi3MoAlS钢 该钢是低碳合金渗碳钢，也是Ni-Mo-Al系时效硬化钢。适于制造变形率要求在5%以下，镜面要求高或表面要求光刻工艺的精密塑料模具。该钢经软化处理后挤压成形，再进行渗碳淬火、回火处理，可提高模具寿命。

1）2CrNi3MoAlS钢的预备热处理工艺规范见表7-18。

表7-18 2CrNi3MoAlS钢预备热处理工艺规范

2）2CrNi3MoAlS钢的淬火与回火工艺规范见表7-19。

表7-19 2CrNi3MoAlS钢淬火与回火工艺规范

3）渗碳淬火及回火。渗碳温度为900～920℃，罐冷；淬火温度为820～840℃，油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，硬度≥58HRC。

4）碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，直接油冷，硬度≥60HRC；回火温度为160～180℃，硬度≥58HRC。

5）应用。2CrNi3MoAlS钢适合于制作大、中型塑料模具，也可用于制造承受高载荷的渗碳模具零件。

（9）SM1CrNi3钢 该钢为冷挤压、渗碳型塑料模具淬硬钢。该钢冶金质量比12CrNi3A高，抛光性与淬透性更好，在淬火+低温回火或高温回火后均具有良好的综合力学性能，可采用冷挤压成形方法制造模具，其模具成形后可以进行渗碳、淬火及低温回火。

1）SM1CrNi3钢的预备热处理工艺规范见表7-20。

表7-20 SM1CrNi3钢的预备热处理工艺规范

2）淬火与回火。淬火温度为850～870℃，油冷；回火温度为200～600℃，按需要选取回火温度。

3）渗碳淬火与回火。渗碳温度为900～920℃，罐内冷却，渗碳时间视渗层深度要求而定。淬火方式1：淬火温度860℃，油冷；淬火方式2：淬火温度780～810℃，油冷，硬度≥60HRC。回火温度为160～200℃，表面硬度≥58HRC，心部硬度为26～40HRC。

4）气体碳氮共渗与淬火回火。碳氮共渗温度为840～860℃，出炉后直接油淬，硬度≥60HRC；回火温度为150～180℃，硬度为58HRC。

5）应用。SM1CrNi3钢适合于制作耐磨性好、尺寸较大的塑料模具零件，也可用于需要冷挤压反印法压出型腔的塑料制品模具等。