浅谈塑料成型模具钢材的选用和热处理
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浅谈塑料成型模具钢材的选用和热处理
摘要：塑料是20世纪人类重大的发明，它的出现和广泛使用，
给我们的生活带来了极大的方便，为人类的物质文明谱写了新的篇
章。不管是在工业生产中还是在我们的生活中，塑料产品无处不在。
而生产的塑料产品的工具即注塑模具，它在这种生产关系中起到至关
重要的作用。塑料经过塑化成高温的流态状液体，注射到模具中，进
过冷却成型，脱模等工序最后成制品。在这个过程中，塑料在成型时
因分子的拉伸和剪切，在制品中会留下残余应力，这种残余应力会导
致不但会使制品变形而且会使模具变形甚至开裂。所以注塑模具对钢
材的要求非常高，模具钢材的选择对模具寿命，加工性，精度影响都
非常大。本文主要简述了注塑模具模具钢的性能，选用，常用钢材，
塑料模具钢的热处理等方面。
关键词：模具材料 模具钢 模具钢性能 模具钢热处理
近年来我国制造也得飞速发展，而模具制造业更是如此。模具制
造业的首要问题就是模具材料，模具材料直接影响模具的质量及模具
产品的质量。塑料模具是模具中的一个不可忽视的分支。因此，我国
对塑料成型模具材料需求量越来越大，同时还对材料的质量、性能、
品种规格等提出了越来越高的要求。由于我国的模具材料需求量之
大，浪费量大，所以国内的模具使用的进口的较少，一般都是国产的。
利用钢的合金化成分设计原理结合我国冶金技术的特点合成一种新
的钢种和引进国外材料先进、性能优良的钢种，进行国产化研制是我
国主要的两种开发研制模具钢的方法。
1塑料模具钢应该具备的性能
不管是五金模具还是塑料模具，模具对钢材的要求都非常高，因
为钢材的性能直接影响模具寿命，加工的难易程度，模具的精度，后
期使用中对制品的性能影响等影响很大。塑料模具钢对性能的要求内
容因模具的结构，，模具的寿命，成型制品的塑料料，成型品的性能，
外观，尺寸精度而要求也不同，但一般应满足如下要求：
1）机械加工性能优良。由于塑料模具制造成本高，材料只占模
具成本的一小部分，因此在选钢材时，在满足性能要求下，应优选工
艺性能好，性能稳定和使用寿命长的钢种。
2)抛光性能优良。塑料模具的型腔允许的表面粗糙度值非常小，
而要达到镜面的光泽，材料的硬度应适合，最好为40-46HRC，而且
钢材中的夹杂物尽量少。
3）良好的表面腐蚀加工性。很多成型的塑件表面为各种其他物
质的花纹，这就要求钢材质地细而均匀，耐腐蚀，否则腐蚀后效果及
不佳。
4)耐磨性和韧性好。塑料模具长期承受热交变负荷和摩擦，摩擦
性和韧性不够必然会出现开裂。
5)热处理性能好，热变形小。塑料模型腔都要经过热处理，这就
要求其材料热处理性能好及热变形小。
6)耐热性好，热膨胀系数低。由于塑料模具要承受塑料流体的高
温。
7)焊接性能好。有些结构复杂的制品势必要求模具型腔也较复
杂，在加工时往往会采用焊接，所以要求材料应具有良好的焊接性能。
2塑料模具常用钢材
1)通用性塑料模具钢 如3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMnMo、
4Cr5MoSiV1、5CrNiMnMoVSCa、8Cr2MnSiWMoVS, SM50、SM55
等。
2)耐磨塑料模具钢 如4Cr5MoSiV1、Cr12MoV、Cr12Mo1V1等。
3)渗碳型塑料模具钢 如常用钢号如美国ASTM-A681的标准钢
号P2～P6；国际标准化组织ISO标准中的5CrMo4、7CrMoNi；我国
常用的20Cr、12CrNi2、12CrNi3、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。
4)耐蚀型塑料模具钢如2Cr13、3Cr13、1Cr17N12、4Cr13、
9Cr18Mo3Cr17Mo、5Cr17MoV；国外改良发展的一些新钢种BOHLER
的M300、M310，美国的420MOD，STAVEX等。
5)高镜面塑料模具钢? 如3Cr2Mo、3Cr2NiMnMo、
S55C,4Cr5MoSiV1、Cr12Mo1V1、25CrNi3MoA1等，或马氏体时效
钢，如18Ni（250）、18Ni（300）及低镍马氏时效钢06Ni6CrMoVTiA1
等。
6)无磁塑料模具钢? 如18-8不锈钢，Mn13奥氏体钢，或无磁模
具钢，如7Mn15Cr2Al3V2WMo等。
7)预硬化易切削塑料模具钢 如BOHLER的M200，TEW的
1.2311、1.2312,P20（3Cr2Mo）、718（3Cr2MnNiMo）,5NiSCa、
8Cr2MnWMoVS、P20BSCa等。
8)非调质型预硬塑料模具钢?如25CrMnVTiSCaRE（代号FT）、
2Cr2MnMoVS和2Mn2CrVCaS。
9)时效硬化塑料模具钢? 如大同特殊钢公司的NAK55、NAK80，
BOHLER的M261，日立金属的HPM1、HPM50等。
10)整体淬火高硬度塑料模具钢?如SKD11，SKD12等和热作模
具钢如SKD61等。如日立金属的HPM31、FDAC，高周波的KD21
和大同特殊钢的PD613、DH2F等钢种。
3塑料模具钢材的选用
1）选用塑料模具钢材的依据，选用何种塑料模具钢材取决于模
具的总寿命，成品表面粗糙度及塑料品种。模具的总寿命越高，则钢
材在耐磨性及硬度方面要求越好见下表：
2）塑料模具各零件的常用钢材，（1）型芯材料和上述的的镶件
一样，型芯硬度应低于镶件硬度4度左右。（2）定位销使用材料：
SKD61。（3）侧向分型与抽芯结构部分钢材：侧向抽芯和内模镶件如
果要相对滑动时，一般情况下不能与内模镶件使用同种材料；否则必
须氮化，硬度比镶件低2度左右。滑块使用材料为P20和718，压块
使用材料S55C(须热处理达到40HRC)或DF2淬火达到52HRC，耐磨
块使用材料为DF2淬火达到硬度52HRC，斜道导柱使用材料为
SKD61(52HRC)，锁紧块使用材料为S55C,导向块使用材料为DF2(油
钢热处理至52HRC0。（4）斜推杆使用钢材：斜推杆与内模镶件镶件
使用钢材不可相同，避免摩擦被烧坏。通常与内模镶件配合选用钢材，
见下表：
4塑料模具钢材的热处理
一般情况下，塑料模具用预硬钢（经硬化及回火）即可，钢材在
出厂时已经经过热处理，模具制造中就不必再热处理，能保证加工后
获得较高的形状和尺寸精度，也易于抛光。但是如果模具寿命和精度
要求都很高时，可对型腔进行渗氮等表面处理和内模镶件进行热处
理。塑料模具钢材常用的热处理方法有：
1）塑料模具钢材的表面热处理：渗碳淬火。主要用于低碳钢或
表淬火钢等含碳量较低的钢，在适当的渗碳剂中加热，增加含碳量提
高硬度。高频淬火，借助高频感应电流将钢材表面加热，达淬火温度
的瞬间，停止加热，再用适当的淬火液急冷。火焰淬火，是氧气，乙
炔火焰将表面需要硬化的表面急速加热至淬火温度，再以水急冷脆
硬。渗氮，对型腔表面进行渗氮，可以得到较高的表面硬度和耐磨性，
耐蚀性亦较良好。电镀，是不将钢加热硬化处理，而是用其他金属覆
盖在钢材的表面，增加表面硬度，降低表面粗糙度增加耐磨性，耐蚀
性。
2）塑料钢材的热处理：淬火。淬火的目的就是通过加热到一定
温度，保温然后快速冷却，然后必须通过回火，达到钢材所需的力学
性能。回火，回火是将淬火后的钢加热到一定的温度保温到组织结构
改变后冷却到室温，目的是减少或消除内应力，防止开裂和变形。退
火，退火是将钢加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却至室温，
消除内应力，减低硬度，提高塑性改善加工性能。正火，正火是将钢
加热到一定温度，保温后空冷到室温，起到细化晶粒，提高力学性能
的作用。
综上所叙述，我们可以看到在选用塑料模具钢材时要考虑的因
素有成型制品的塑料品种，模具的结构，加工的性能及后续的热处理
等等。模具钢材品种很多，我们在选用钢材时应尽量做到在满足使用
性能的前提下，应兼顾降低成本，减少加工难度。
