《模具材料及表面强化技术》课件第四章塑料模具材料

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Page,*,第四章 塑料模具材料,讲授的主要内容,4.1,塑料模具材料的性能要求,4.2,塑料模具材料及热处理规范,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,4.4,塑料模具选材及实例,Page,3,4.1,塑料模具材料的性能要求,一、塑料模具的服役条件及失效形式,(,一,),塑料模具的分类,1,热固性塑料模具,2,热塑性塑料模具,Page,4,4.1,塑料模具材料的性能要求,一、塑料模具的服役条件及失效形式,(,二,),塑料模具的服役条件,表,4-1,塑料模具的服役条件,工作条件,分类,工作压力,/MPa,工作,温度,/,摩擦状况,进入型腔时物料状态,腐蚀,状况,特点,热固性,塑料模具,160,200,(,个别,600),150,250,摩擦磨损较大,固体粉末状态、预制坯料,有时有腐蚀,受热、受力大，,磨损较大,热塑性,塑料模具,160,200,180,摩擦磨损较小，当加入某些固态填充料时，磨损加大,黏流状态,有时有腐蚀,受热、受力、磨损较小,Page,5,4.1,塑料模具材料的性能要求,一、塑料模具的服役条件及失效形式,(,三,),塑料模具的失效形式,1,磨损,2,腐蚀,3,塑性变形,4,断裂,Page,6,4.1,塑料模具材料的性能要求,二、塑料模具材料的使用性能要求形式,(,五,),良好的导热性,(,一,),足够的强度和硬度,(,二,),良好的耐磨性和耐蚀性,(,三,),足够的韧性,(,四,),较高的耐热性和尺寸稳定性,Page,7,4.1,塑料模具材料的性能要求,三、塑料模具材料的工艺性能要求,(,一,),锻造性能,(,二,),机械加工性能,(,三,),焊接性能,(,四,),热处理工艺性能,Page,8,4.1,塑料模具材料的性能要求,三、塑料模具材料的工艺性能要求,(,五,),镜面抛光性能,(,六,),电加工性能,(,七,),纹饰加工性能,Page,9,4.2,塑料模具材料及热处理规范,表,4-2,塑料模具钢分类,类别,钢号,非合金塑料模具钢,SM45,、,SM50,、,SM55,渗碳型塑料模具钢,20,、,20Cr,、,20Mn,、,12CrNi,、,20CrNiMo,、,DT1,、,DT2,、,0CrNiMoV,调质塑料模具钢,45,、,50,、,55,、,40Cr,、,40Mn,、,4Cr5MoSiV,、,38CrMoAlA,淬硬型塑料模具钢,T8,、,T10,、,T12,、,5CrNiMo,、,9SiCr,、,9CrWMn,、,GCr15,、,3Cr2W8V,、,Cr12MoV,、,45 Cr2NiMoVSi,、,6CrNiSiMnMoV(GD),预硬型塑料模具钢,3Cr2Mo,、,Y20CrNi3AlMnMo(SM2),、,5,NiSCa,、,Y55CrNiMnMoV(SM),、,4,Cr5MoSiV,S,、,8,Cr2Mn,W,MoV,S(8Cr,Mn),时效硬化型塑料模具钢,18,Ni140,级、,18,Ni170,级、,18,Ni210,级、,10,Ni3MnCuAl(PMS),、,18Ni 9Co,、,06Ni,16MoVTiAl,、,25CrNi,3MoAl,耐蚀型塑料模具钢,3Cr13,、,2Cr13,、,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),、,1Cr18Ni9,、,3Cr17Mo,、,0,Cr17Ni4Cu4Nb(74PH),Page,10,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,一,)SM45,钢,1,锻造工艺,表,4-3 SM45,钢的锻造工艺规范,项目,入炉温度,/,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,钢锭,850,1150,1220,1100,1160,850,坑冷或堆冷,钢坯,850,1130,1200,1070,1150,850,坑冷或堆冷,Page,11,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,一,)SM45,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火,(,再结晶退火,),。,(1),锻后退火。,Page,12,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,一,)SM45,钢,3,淬火及回火,表,4-4 SM45,钢回火温度与硬度的关系,回火温度,/,淬火后,200,300,400,500,550,600,硬度,/HRC,57,55,50,41,33,26,22,注：,840,水冷。,Page,13,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,二,)SM50,钢,1,锻造工艺,表,4-5 SM50,钢的锻造工艺规范,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1180,1200,800,空冷，,以上应缓冷,Page,14,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,二,)SM50,钢,2,预备热处理,(1),退火。,(2),正火。,Page,15,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,二,)SM50,钢,3,淬火及回火,表,4-6 SM50,钢回火温度与硬度的关系,回火温度,/,淬火后,200,300,400,500,550,600,硬度,/HRC,58,56,51,42,33,27,23,注：,830,水冷。,Page,16,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,三,)SM55,钢,1,锻造工艺,表,4-7 SM55,钢的锻造工艺规范,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1180,1200,800,空冷，尺寸以上应缓冷,Page,17,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,三,)SM55,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,18,4.2,塑料模具材料及热处理规范,一、非合金塑料模具钢,(,三,)SM55,钢,3,淬火及回火,表,4-8 SM55,钢回火温度与硬度的关系,回火温度,/,淬火后,200,300,400,500,550,600,650,硬度,/HRC,58,57,50,45,35,30,24,23,注：,820,水冷。,Page,19,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,一,)20,钢,1,锻造工艺,表,4-9 20,钢的锻造工艺规范,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1200,1250,800,空冷,Page,20,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,一,)20,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,21,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,一,)20,钢,3,淬火及回火,对,20,钢推荐的淬火工艺规范为：淬火温度为,860,900,，水冷或油冷。回火温度为,160,180,，空冷。,Page,22,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,一,)20,钢,4,渗碳淬火,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,160,190HBS,。,Page,23,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,一,)20,钢,5,碳氮共渗及淬火,碳氮共渗温度为,840,860,，碳氮共渗后直接淬火。淬火温度为,840,860,，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,160,190HBS,。,Page,24,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,1,锻造工艺,表,4-10 20Cr,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1220,1200,800,堆冷,Page,25,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,26,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,3,淬火及回火,对,20Cr,钢推荐的淬火工艺规范为：淬火加热温度为,860,880,，水冷或油冷。回火加热温度为,450,480,，硬度,250HBS,。,Page,27,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,4,渗碳及淬火,渗碳加热温度为,900,920,(,罐冷,),。一次淬火温度为,860,890,，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,，心部硬度为,160,190HBS,。,Page,28,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,5,碳氮共渗及淬火,碳氮共渗温度为,840,860,，碳氮共渗后直接淬火。淬火温度为,840,860,，水冷或油冷，硬度,60HRC,。回火温度为,160,180,，表面硬度为,58,62HRC,。,Page,29,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,二,)20Cr,钢,6,渗碳及表面感应加热淬火,渗碳加热温度为,900,920,(,罐冷,),。根据需要感应加热。回火温度为,150,170,，表面硬度为,58,65HRC,。,Page,30,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,三,)12CrNi3A,钢,1,锻造工艺,表,4-11 12CrNi3A,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1220,1180,850,缓冷,Page,31,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,三,)12CrNi3A,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,32,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,三,)12CrNi3A,钢,3,淬火及回火,对,12CrNi3A,钢推荐的淬火工艺规范为：淬火加热温度为,860,，油冷。回火加热温度为,200,600,。,Page,33,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,三,)12CrNi3A,钢,4,渗碳及淬火,渗碳加热温度为,900,920,(,罐冷,),。一次淬火温度为,860,，油冷；二次淬火温度为,780,810,，油冷，硬度,60HRC,。回火温度为,160,180,，表面硬度为,58,62HRC,，心部硬度为,26,40HRC,。,Page,34,4.2,塑料模具材料及热处理规范,二、渗碳型塑料模具钢,(,三,)12CrNi3A,钢,5,碳氮共渗及淬火,碳氮共渗温度为,840,860,，出炉后直接油淬，硬度,60HRC,。回火温度为,160,180,，表面硬度为,58HRC,。,Page,35,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,一,)40Cr,钢,1,锻造工艺,表,4-12 40Cr,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1150,1200,1100,1150,800,缓冷,Page,36,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,一,)40Cr,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,37,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,一,)40Cr,钢,3,淬火及回火,推荐,40Cr,钢的淬火温度为,830,860,，油冷，硬度,50HRC,。回火温度为,140,200,，空冷，硬度,48HRC,。回火温度为,400,600,，硬度,25,43HRC,。,Page,38,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,二,)38CrMoAlA,钢,1,锻造工艺,表,4-13 38CrMoAlA,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却方式,1200,1180,850,缓冷,Page,39,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,二,)38CrMoAlA,钢,2,预备热处理,(3),正火。,(2),高温回火。,(1),退火。,Page,40,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,二,)38CrMoAlA,钢,3,淬火及回火,对,38CrMoAlA,钢推荐的淬火工艺规范为：淬火温度为,930,950,，油冷，硬度,55HRC,。回火温度为,600,680,，硬度为,241,321HBS,。,Page,41,4.2,塑料模具材料及热处理规范,三、调质塑料模具钢,(,二,)38CrMoAlA,钢,4,渗氮,渗氮温度为,500,600,，表面硬度,1000HV,。,Page,42,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,一,)Cr12MoV,钢,1,锻造工艺,表,4-14 Cr12MoV,钢的锻造工艺规范,项目,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,钢锭,1100,1150,1050,1100,850,900,缓冷,(,坑冷或砂冷,),钢坯,1050,1100,1000,1050,850,900,缓冷,(,坑冷或砂冷,),Page,43,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,一,)Cr12MoV,钢,2,预备热处理,(3),高温回火。,(2),锻后等温退火。,(1),锻后退火。,Page,44,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,一,)Cr12MoV,钢,3,淬火及回火,表,4-15 Cr12MoV,钢淬火工艺规范,方案,第,1,次预热,/,第,2,次预热,/,淬火温度,/,冷却方式,硬度,/HRC,介质,介质温度,/,在介质中冷却,随后,550,600,840,860,950,1000,油,20,60,至油温,空冷,58,62,1020,1040,油,20,60,至油温,62,63,1020,1040,熔融硝盐,400,550,5,10min,62,63,1115,1130,油,20,60,至油温,42,50,1115,1130,熔融硝盐,400,450,5,10min,42,50,Page,45,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,一,)Cr12MoV,钢,3,淬火及回火,表,4-16 Cr12MoV,钢的回火工艺规范,方案,淬火温度,/,回火用途,回火温度,/,介质,硬度,/HRC,1020,1040,消除应力,150,170,油或硝酸,61,63,去除应力，,降低硬度,200,275,57,59,400,425,55,57,1115,1130,去除应力,及形成二,次硬化,510,多次回火,60,61,冷处理加,510,一次回火,60,61,冷处理加一次,510,回火，再一次,冷处理,61,62,Page,46,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,一,)Cr12MoV,钢,3,淬火及回火,表,4-17,不同加热和冷却条件下的硬度与淬火温度的关系,回火温度,/,未回火,100,200,300,400,500,550,600,650,硬度,/HRC,63,62,61,59,57,59,53,47,40,Page,47,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,二,)6CrNiSiMnMoV(GD),钢,1,锻造工艺,6CrNiSiMnMoV(GD),钢的锻造工艺规范，见表,4-18,。其锻造温度区间宽，热塑性好，变形抗力小，可以一火成型。锻后应缓冷，并立即退火。,Page,48,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,二,)6CrNiSiMnMoV(GD),钢,2,预备热处理,表,4-18 6CrNiSiMnMoV(GD),钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,1080,1120,1040,1060,850,缓冷,Page,49,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,二,)6CrNiSiMnMoV(GD),钢,3,淬火及回火,表,4-19,回火温度对,GD,钢硬度的影响,回火温度,/,淬火温度,/,810,840,870,900,930,960,1000,150,62.0,63.0,63.5,64.0,64.0,64.5,64.0,175,61.0,61.5,62.0,62.0,62.5,63.0,63.0,200,59.0,60.0,61.0,61.0,61.0,60.5,61.0,230,59.5,60.0,60.5,60.5,60.0,60.0,60.0,260,59.0,60.0,60.0,59.5,59.5,60.0,60.0,300,59.5,59.5,59.0,58.5,58.0,60.0,59.0,350,59.0,58.5,58.0,57.5,58.0,58.0,58.0,400,57.0,57.0,56.5,56.5,56.5,65.5,57.0,Page,50,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,二,)6CrNiSiMnMoV(GD),钢,4,6CrNiSiMnMoV(GD),钢采用不同热处理工艺后的力学性能,表,4-20 GD,钢采用不同热处理工艺后的力学性能,热处理工艺,性能,未回火,油淬,油淬,油淬,回火,油淬,回火,回火,回火,回火,回火,回火,回火,硬度,/HRC,60.0,62.0,61.0,60.0,62.0,61.0,60.0,61.0,60.5,抗弯强度,/MPa,4027,3758,4054,4591,3625,4338,4480,4258,3589,抗压屈服强度,/MPa,2346,2533,2467,2387,2560,2493,2360,2387,2333,Page,51,4.2,塑料模具材料及热处理规范,四、淬硬型塑料模具钢,(,二,)6CrNiSiMnMoV(GD),钢,4,6CrNiSiMnMoV(GD),钢采用不同热处理工艺后的力学性能,表,4-20 GD,钢采用不同热处理工艺后的力学性能,热处理工艺,性能,未回火,油淬,油淬,油淬,回火,油淬,回火,回火,回火,回火,回火,回火,回火,抗弯屈服,强度,/MPa,3218,3093,3154,3476,3026,3408,3356,2861,3190,冲击韧度,101,104,131,138,96,148,152,160,53,断裂韧度,21.2,20.3,25.4,24.2,25.3,25.2,23.0,多冲周次,(,能级为,3.249J),R,10,圆弧,缺口,/,2.136,3.225,3.750,4.305,3.876,3.248,3.045,3.275,Page,52,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,一,)3Cr2Mo(P20),钢,1,锻造工艺,表,4-21 3Cr2Mo(P20),钢的锻造工艺规范,项目,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,钢锭,1180,1200,1130,1150,850,坑冷,钢坯,1120,1160,1070,1100,850,缓冷或砂冷,Page,53,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,一,)3Cr2Mo(P20),钢,2,预备热处理,(1),等温退火。,(2),高温回火。,Page,54,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,一,)3Cr2Mo(P20),钢,3,淬火及回火,推荐,P20,钢的淬火温度为,850,880,，油冷，硬度为,50,52HRC,。回火温度为,580,640,，空冷，硬度为,28,36HRC,。,Page,55,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,二,)Y55CrNiMnMoVS(SM1),钢,1,锻造工艺,表,4-22 SM1,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却方式,1150,1050,1100,850,缓冷，需球化退火,Page,56,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,二,)Y55CrNiMnMoVS(SM1),钢,2,预备热处理,等温球化退火。加热温度为,810,，保温,2,4h,；等温温度为,680,，保温,4,6h,；炉冷至,550,出炉空冷，退火后硬度,235HBS,。,Page,57,4.2,塑料模具材料及热处理规范,五、预硬型塑料模具钢,(,二,)Y55CrNiMnMoVS(SM1),钢,3,淬火及回火,推荐,SM1,钢的淬火温度为,800,860,，油冷，硬度为,57,59HRC,。回火温度为,620,650,，空冷，硬度为,40HRC,。,Page,58,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,一,)06Ni6CrMoVTiAl(06Ni),钢,1,锻造工艺,表,4-23 06Ni,钢的锻造工艺规范,项目,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却,钢锭,1120,1170,1070,1120,850,砂冷或灰冷,钢坯,1100,1150,1050,1100,850,空冷或砂冷,Page,59,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,一,)06Ni6CrMoVTiAl(06Ni),钢,2,预备热处理,软化处理。可采用加热温度为,680,的高温回火来进行软化。,Page,60,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,一,)06Ni6CrMoVTiAl(06Ni),钢,3,固溶处理,表,4-24,固溶温度对,06Ni,钢硬度的影响,固溶温度,/,750,780,800,850,900,950,1000,硬度,/HRC,21,22.5,23.5,25,25.5,25.5,25.5,Page,61,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,一,)06Ni6CrMoVTiAl(06Ni),钢,4,时效处理,表,4-25,时效温度对,06Ni,钢硬度的影响,时效温度,/,200,300,350,400,450,475,500,525,550,575,600,650,680,硬度,/HRC,26,27,28,30,41,44.5,45,44.5,43,39,30,24,22,Page,62,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,二,)25CrNi3MoAl,钢,1,固溶及回火处理,表,4-26 25CrNi3MoAl,钢经不同固溶处理后的硬度,加热温度,/,(,保温,30min),830,880,920,960,1000,硬度,/HRC,50,49,48.5,46.4,45.6,Page,63,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,二,)25CrNi3MoAl,钢,2,时效处理,时效处理温度为,520,540,，时效保温时间为,6,8h,，空冷，时效硬度为,39,42HRC,。时效处理后经研磨、抛光和光刻花纹后装配使用。,Page,64,4.2,塑料模具材料及热处理规范,六、时效硬化型塑料模具钢,(,二,)25CrNi3MoAl,钢,3,渗氮处理,对需要冷挤压成型的塑料模具经固溶、高温回火软化处理后，可对模具挤压面进行加工、研磨、打光和修整，最后对模具进行真空时效处理或表面渗氮处理，即可装配使用。,Page,65,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,一,)2Cr13,钢,1,锻造工艺,表,4-27 2Cr13,钢的锻造工艺规范,升温,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却方式,冷装炉,、前应缓慢加热,1160,1200,850,砂冷或及时退火,Page,66,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,一,)2Cr13,钢,2,预备热处理,(1),软化退火。,(2),完全退火。,Page,67,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,一,)2Cr13,钢,3,淬火及回火,表,4-28 2Cr13,钢的回火温度与硬度的关系,回火温度,/,淬火后,200,300,400,500,550,600,650,硬度,/HRC,47,46,45,44,43,37,30,24,Page,68,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,二,)Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),钢,1,锻造工艺,表,4-29 PCR,钢的锻造工艺规范,加热温度,/,始锻温度,/,终锻温度,/,冷却方式,1120,1180,1100,1150,1000,空冷或砂冷,Page,69,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,二,)Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),钢,2,固溶处理,固溶温度为,1050,，空冷，硬度为,32,35HRC,。基体组织为低碳马氏体，在此硬度下可进行切削加工。,Page,70,4.2,塑料模具材料及热处理规范,七、耐蚀型塑料模具钢,(,二,)Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),钢,3,时效处理,时效处理温度为,420,480,，推荐时效温度为,460,，时效保温时间为,6,8h,，时效硬度为,42,44HRC,。,Page,71,4.2,塑料模具材料及热处理规范,八、其他塑料模具材料,(,一,),铜合金,(,二,),铝合金,(,三,),锌合金,(,五,),钢结硬质合金,(,四,),超塑性合金,(,六,),低熔点合金,Page,72,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,一、常用塑料模具材料的选用,(,一,),塑料模具钢的性能要求,(1),较高的硬度和好的耐磨性。,(2),优良的抛光性。,(3),热处理变形小。,(4),耐蚀性好。,Page,73,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,一、常用塑料模具材料的选用,(,二,),塑料模具材料的选用原则,(1),应根据模具工作条件及对模具性能的要求，合理选用能满足要求的钢种。,(2),应选用冶金质量好、性能稳定可靠、来源方便、有保证的钢种。,(3),应选用工艺性能好、使用性能可靠、工作寿命长的钢种。,(4),应选用切削性能好、节约加工工时的钢种。,(5),应选用镜面性能好、能保证精度的钢种。,(6),对有特殊要求的模具，应选用具备特殊性能的钢种。,Page,74,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,一、常用塑料模具材料的选用,(,三,),塑料模具钢的选用,(3),根据塑料制品种类选用模具钢。,(1),根据塑料制品的生产批量选用模具钢。,(2),根据塑料模具服役条件选用模具钢。,Page,75,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,一、常用塑料模具材料的选用,(,三,),塑料模具钢的选用,(6),根据模具的制造难度和交货期限选用模具钢。,(4),根据塑料模具的加工方法选用模具钢。,(5),根据塑料件的尺寸大小及精度要求选用模具钢。,Page,76,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,一,),塑料模具热处理工艺要求,(1),在条件允许时，尽量采用表面处理，如渗碳、氮化等。表面硬度越高，所达到的粗糙度越低。,(2),在处理过程中不应产生任何脱碳现象。塑料模具应在真空炉或保护气氛炉中处理。如无此条件，至少应用盐浴处理且要注意充分脱氧。,(3),为了保证最小的变形，最终热处理加热必须非常缓慢。,(4),冷却介质油的温度应为,50,80,。直接淬火时可油冷到,150,180,，然后取出空冷。最好是采用分级淬火或贝氏体等温淬火。,Page,77,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,一,),塑料模具热处理工艺要求,(5),淬火后应立即回火。,(6),盐浴处理后的模具应及时清洗干净。否则残存在模具表面，特别是型腔内部的盐会使表面腐蚀，增加表面粗糙度。,Page,78,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,二,),塑料模具的制造工艺路线,1,低碳钢及低碳合金钢制模具,2,高合金渗碳钢制模具,3,调质钢制模具,5,预硬型钢制模具,4,碳素工具钢及合金工具钢制模具,Page,79,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,1,渗碳型塑料模具钢的热处理,(1),渗碳技术要求。,(3),渗碳工艺方法。,(2),渗层化学成分。,Page,80,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,2,淬硬型塑料模具钢的热处理,表,4-33,淬硬型塑料模具钢的淬火加热温度,钢号,预热温度,/,加热温度,/,恒温预冷温度,/,T10,未入盐浴加热前均应在箱式炉中经过,250,300,烘烤,1,1.5h,；若用箱式炉加热淬火，则加热温度普遍要提高,10,20,780,800,淬水,810,830,淬碱,730,750,40Cr,820,860,760,780,T12,760,780,淬水,800,820,淬碱,730,750,GCr15,、,Cr2,820,840,9Mn2V,780,800,9CrWMn,MnCrWV,800,820,5CrNiMo,840,860,5CrW2Si,860,880,Cr12MoV,800,820,960,980,830,850,Page,81,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,3,预硬型塑料模具钢的热处理,表,4-34,部分预硬钢的退火工艺,钢号,选用钢号,硬度,/HBS,3CrMo,760,加热保温后以,/h,缓冷,183,217,5NiSCa,760,加热保温,1,1.5h,，炉冷至,680,等温,4,6h,，炉冷至出炉,229,8,Cr2Mn,W,MoV,S,790,加热保温,2h,，炉冷至等温,4,6h,，炉冷至出炉空冷,229,P4410,750,加热保温，,650,等温,2,4h,，炉冷至出炉空冷,255,SM1,加热,2h,，炉冷至等温,3,4h,，炉冷至出炉空冷,200,Page,82,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,3,预硬型塑料模具钢的热处理,表,4-35,部分预硬钢的预硬处理工艺,钢号,加热温度,/,冷却方式,回火温度,/,预硬硬度,/HRC,3CrMo,830,840,油冷或,160,180,硝盐分级,580,650,28,36,5NiSCa,880,930,油冷,550,680,30,45,8,Cr2Mn,W,MoV,S,860,900,油或空冷,550,620,42,48,P4410,830,860,油冷或硝盐分级,550,650,35,41,SM1,830,850,油冷,620,660,36,42,Page,83,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,4,时效硬化型塑料模具钢的热处理,表,4-36,部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范,钢号,固溶处理工艺,时效处理工艺,时效硬度,/HRC,06Ni,16MoVTiAl,800,油冷,510,(6,8)h,43,48,10,Ni3MnCuAl(PMS),800,空淬,510,(3,5)h,41,43,25CrNi,3MoAl,水淬或空冷,520,(6,8)h,39,42,SM2,2h,油冷,+,2h,10h,39,40,PCR,固溶空冷,460,4h,42,44,Page,84,4.3,塑料模具材料的选材及热处理,二、塑料模具的热处理,(,三,),塑料模具的热处理特点,5,耐蚀型塑料模具钢的热处理,表,4-37,常见耐蚀型塑料模具钢热处理规范,钢号,热处理工艺,时效硬度,3Cr13,系列,920,1,油冷，,600,回火。可进行渗氮提高表面硬度和耐磨性，但耐蚀性会下降,229,341HBS,3Cr17Mo,预热，,1,000,1,奥氏体化，油冷，冷处理，,200,回火,3h,，空冷,43HRC,GS-083ESR*,软化退火,760,800,，炉冷,淬火,1000,1,，油冷或,500,550,热浴,回火,(,按硬度需要,)300,500,230HB,51,52HRC,Page,85,4.4,塑料模具选材及实例,一、,CrWMn,钢模套热浴淬火热处理,图,4-1 CrWMn,钢制作的模套形状及热处理工艺曲线,Page,86,4.4,塑料模具选材及实例,二、,5NiSCa,钢制精密密封橡胶模的热处理,精密密封橡胶模要求尺寸准确，加工工艺性能和抛光性能好，热处理变形小，并且要有高的硬度、耐磨性和强韧性。,5NiSCa,是典型的预硬型塑料模具钢，用它制造的模具能满足各项要求，使用寿命比,45,钢橡胶压模显著提高。,Page,87,4.4,塑料模具选材及实例,三、,PMS,钢制电话机壳体模具的热处理,PMS,是时效硬化型塑料模具钢，具有良好的锻造性能。在选用,PMS,镜面塑料模具钢制造电话机壳体塑料模具时，其成型加工性能和镜面抛光性能等完全能满足各种特殊要求。,Page,88,复习思考题,1,塑料模具的主要失效形式有几种？各有何特点？,2,塑料模具对所制造的材料有哪些基本性能要求？,3,制造塑料模具的传统钢种分哪几类？,4,何谓预硬化型塑料模具钢？简述其成分、性能及应用特点。,5,何谓时效硬化型塑料模具钢？简述其性能及应用特点。,Page,89,复习思考题,6,选择塑料模具材料的依据有哪些？请为下列工作条件下的塑料模具选用材料。,(1),形状简单，精度要求低、批量不大的塑料模具。,(2),高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模具。,(3),大型、复杂、产品批量大的塑料注射模具。,(4),耐蚀、高精度塑料模具。,7,5NiSCa,和,8CrMn,属于哪种类型的塑料模具钢？其热处理工艺特点是怎样的？,8,塑料模具成型零件的热处理应注意什么问题？试述用低碳合金渗碳钢制造的塑料模型腔件的制造工艺路线。,9,时效硬化型塑料模具钢适合于制作哪类塑料模具？其成分和热处理特点是怎样的？,