淬硬型塑料模具钢又称为整体淬硬型塑料模具钢。用于压制热固性塑料、复合强化塑料(如尼龙型强化塑料或玻璃纤维强化塑料)产品的模具,以及生产批量很大、要求模具寿命长的塑料模具,一般选用高淬透性的冷作模具钢,如9SiCr、CrWMn、Cr12、Cr12MoV等和热作模具钢,如5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV等制造。这些材料通过最终热处理,可保证模具在使用状态具有高的硬度、耐磨性及长的寿命。
淬硬型塑料模具钢可分为淬硬型塑料专用模具钢、塑料模具用基体钢、其他淬硬型塑料模具用钢等。
1.淬硬型塑料专用模具钢及其热处理
原冶金部标准中的淬硬型塑料专用模具钢有SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiV1及SMCr12Mo1V1。该类钢适应塑料模具对于抛光性、蚀刻性等的特殊要求,经过精密冶炼,钢中杂质含量大大降低,韧性和等向性明显提高,SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiV1钢适用于聚缩醛及聚酰胺树脂制品的注射成型模,SMCr12Mo1V1钢适于制作高耐磨性的大型、复杂及精密的塑料模具等。三种淬硬型塑料专用模具钢的化学成分见表7-45。
表7-45 三种淬硬型塑料专用模具钢的化学成分
注:w(P)≤0.030%,w(S)≤0.030%,允许w(Ni)≤0.60%。
(1)SM4Cr5MoSiV1钢 该钢是一种塑料模具用扁钢,也可以作为热作模具钢,热稳定性、耐磨性能比SM4Cr5MoSiV钢高。
1)淬火与回火。两次预热:600~630℃×1.5~2h、830~850℃×1.5~2h。淬火温度为1040~1080℃,油淬,待模具降温到130℃左右出油空冷。两次回火:580~600℃、560~580℃各一次,空冷。
2)应用。SM4Cr5MoSiV1钢可用于制造工程塑料、键盘等塑料成型模,也可用于制造大型复杂的注射成型模,以及热挤压模、压铸模和热锻模等。
(2)SMCr12Mo1V1钢 该钢是高碳高合金工具钢,是一种塑料模具用扁钢,硬度高,耐磨性能好。
1)淬火与回火。淬火温度为1000~1200℃,空冷;回火温度为190~210℃,回火2次,空冷,硬度为59HRC。
2)应用。SMCr12Mo1V1钢可用于制作齿轮、微型开关等塑料精密模具等。(www.daowen.com)
(3)SM4Cr5MoSiV钢 该钢是塑料模具专用钢和调质型预硬化扁钢。钢中碳化物细小分布均匀,抗冷热疲劳性、耐溶蚀性、冷热加工性和淬透性很好,在中温具有较好的热强性、抗氧化性以及高的韧性和耐磨性。
1)淬火与回火。淬火温度为1000~1200℃,空冷;回火温度为540~560℃,回火2次,空冷,硬度为53HRC。
2)应用。SM4Cr5MoSiV钢用于制造大型复杂的注射成型模或挤压成型模等。
2.塑料模具用基体钢及其热处理
该类钢代表牌号有6Cr4W3Mo2VNb(65Nb)、7Cr7Mo3V2Si(LD-2)、6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2)、5Cr4Mo3SiMnVAl(012Al)钢等,具有高的强韧性、淬透性和良好的耐磨性,淬火畸变小,成本低,多用于替代Cr12MoV钢制作大型、高耐磨、高精度、形状复杂的塑料型腔和镶嵌件。用其制作的模具,使用寿命提高5倍以上。
65Nb、LD-2、CG-2、012Al钢及其热处理见本书第3.5.6节。
3.其他淬硬型塑料模具用钢及其热处理
除了以上淬硬型塑料模具钢外,还有碳素工具钢(T7A、T8A、T10A、T12A等)、低合金冷作模具钢(9SiCr、CrWMn、9Mn2V、GCr15、7CrSiMnMoV等)、高碳高铬工具钢(Cr12、Cr12MoV)、热作模具钢(5CrMnMo、5CrNiMo)、高速工具钢(W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V)等,这些钢制塑料模具在机械加工成型后,经过最终热处理,如淬火+低温回火(少数中温或高温回火)后,基体硬度在45~50HRC范围,适合于制造受力大、易磨损并受到周期性脱模冲击和碰撞的热固性塑料成型模。
(1)冷作模具钢 塑料模具常用的冷作模具钢及其热处理见本书第3章有关牌号钢内容。
(2)热作模具钢 与冷作模具钢比较,热作模具的韧性好,淬透性高,回火稳定性好,故可以进行渗氮处理,从而大幅度提高模具的耐磨性,更适合制造要求高温固化的塑料成型模具。这类钢材由于淬透性高,如4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1钢,当钢材截面尺寸<150mm时,用空冷淬火就可以获得较高的硬度,从而有效地减少模具的热处理畸变,适宜制造复杂、精密塑料模具。热作模具钢的最终热处理一般采用淬火加高温回火,以使基体获得回火托氏体或回火索氏体组织,易保证钢材具有较高的韧性。
塑料模具常用的热作模具钢及其热处理见本书第5章有关牌号钢内容。
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