现在越来越多的零部件（如汽车车身部件、大型家用电器制品）通过塑料模具成型。大型塑料模具通常采用预硬化钢制造。这类钢在钢厂就已经过热处理，供货状态的模块整个截面强度均匀。德国40CrMnNiMo8-6-4（1.2738）钢非常适用于制造大型模具，该钢淬透厚度可达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，则可采用含硫40CrMnMo8-6（1.2312）易切削模具钢。其他大型塑料模具钢有718（3Cr2NiMo）、P20（3Cr2Mo）、P20BSCa等。

塑料模具钢钢锭锻后需进行去氢退火处理，然后加工为大型模块，再进行预硬化处理。

（1）大截面40CrMnNiMo8-6-4（1.2738）钢模块调质处理

实例 大截面1.2378钢锻制模块，外形尺寸为1.2m×1.1m×2.5m和1.2m×1.3m×2.8m，单件质量为26～35t。热处理技术要求：热处理后6个面硬度均为34～37HRC，心部硬度≥32HRC。

1）淬火与回火技术。淬火前借助计算机模拟软件，按照心部不产生珠光体转变的临界冷速，初步确定模块淬火时表面冷速和返温（即温度回升）温度，以及冷却时间等参数，以达到整体淬硬的目的。在实际淬火过程中，采用可同时满足以下三个方面的方法：①大模块6个不同截面进行间歇式喷雾淬火；②6个面均达到模拟的表面冷却温度要求；③达到模块的心部冷速大于模拟临界冷速，从而使其在整个截面内形成马氏体和贝氏体转变。

首先，将喷雾淬火机床进行改造，实现6个不同截面立体喷雾淬火。喷雾参数的水压、风压均设定为0.1MPa，通过控制喷雾时间来控制各个不同截面的冷却情况。

大模块淬火工艺曲线如图10-1所示。按照计算机模拟的心部淬火所需的冷速要求，制订整个冷却工艺过程。总体冷却时间为6～7h，各个面根据现场各个面返温温度情况，每隔15～20min进行一次调节，各个面喷雾3～5min或吹风冷却。用手持远红外测温仪进行监控，并及时微调。大模块回火工艺曲线如图10-2所示。

图10-1 1.2378钢大模块淬火工艺曲线

图10-2 1.2378钢大模块回火工艺曲线

2）硬度检验。采用以上工艺制造的模具，通过表面和截面的硬度检验均满足其技术要求。

（2）40CrMnMo8-6（1.2312）钢 该钢是德国布德鲁斯1.2312钢，属于预硬塑料模具钢。该钢易切削、抛光和电蚀加工，供货状态为预硬态，硬度为290～330HBW。该钢可用于制造大型长寿命塑料注射模，如汽车保险杠、大型家用电器制品等的模具。

（3）3Cr2NiMo（718）钢及其热处理(www.daowen.com)

实例 东北特殊钢集团生产718塑料模具钢大模块尺寸为2540mm（长度）×1320mm（宽度）×810mm（厚度）。热处理采用水-空交替淬火冷却技术。技术原理（见图10_-3）：首先利用风冷对大模块进行预冷（A阶段）；然后喷水冷却使表面快速降低到718钢的Ms点以下（B阶段），这样可以获得最快冷却速度，从而发生马氏体相变；再利用风冷和雾冷慢速冷却，当表面温度回升至500℃左右时，表面已形成的马氏体得到自回火，重复这个过程，直至心部冷却到贝氏体点以下（C阶段），以形成贝氏体组织。

图10-3 718钢的水-空交替淬火冷却工艺曲线

根据718钢的奥氏体连续冷却转变图，其淬火马氏体比贝氏体的硬度高100HV，但经600℃高温回火，两者的硬度就趋于一致，相组成都变成粒状碳化物分布于铁素体基体中。最终大模块硬度为33.6～35.8HRC，硬度差≤3.2HRC，完全满足技术要求。

（4）P20钢大模块的预硬化处理

实例 P20钢大模块外形尺寸510mm×1350mm×3000mm，单件质量为16t。

1）大模块热处理。锻造大模块经台车式电阻炉加热到860℃并保温后，在46℃的w（UCONE）为15%的水溶液中冷却约3h，最后进行560℃回火。

2）检测模块的表面硬度为30HRC、32HRC（锤击式布氏硬度计测试后换算值），距离长度700mm截面上不论在1/2宽度还是1/2厚度方向上的表面与心部硬度差均在3HRC以内（厚度方向采用HR-150DT型洛氏硬度计测试，宽度方向采用HBE-3000型布氏硬度计测试，再换算成洛氏硬度），完全满足技术要求。

（5）P20BSCa钢及其热处理 该钢是大截面易切削预硬化钢，是P20钢的衍生品种，具有很高的淬透性，有效直径或截面厚度为600mm的模块可以淬透，且淬火回火后心部硬度可达33HRC，完全可以满足大截面塑料模具的需要（预硬硬度要求30～35HRC），特别适合于制造大型或超大型塑料模具。

1）预备热处理为锻后球化退火：830～850×2～3h加热，炉冷至720～730℃等温4～6h，炉冷至500℃出炉空冷，退火硬度≤229HBW。

2）井式炉加热淬火。880～900℃×2tmin加热后，油淬，油冷至200℃左右出油空冷，淬火后硬度为50～52HRC；650℃回火，硬度为33～35HRC。

3）应用。P20BSCa钢用于制作洗衣机内桶塑料成型模、电冰箱内腔塑料成型模，以及全塑汽车覆盖件成型模等，外形尺寸均在600mm以上，甚至更大。