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塑料模具材料的研制與應(yīng)用
3已納入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的塑料模具鋼簡(jiǎn)介
3.1已納標(biāo)的塑料模具專用鋼
經(jīng)過國(guó)內(nèi)多年來的研制和吸收外國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，形成的塑料模具鋼專用系列已分別納入有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，包括：
(1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB1299—85合金工具鋼。
(2)機(jī)電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB／T6057—92塑料模具成型部分用鋼及其熱處理。
(3)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：YB／T094—1997塑料模具用扁鋼。
(4)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：YB／T107—1997塑料模具用熱軋厚鋼板。
(5)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：YB／T129—1997塑料模具鋼模塊。
上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)鋼號(hào)詳見表1。
3.2我國(guó)研制的已納標(biāo)的借用塑料模具鋼
根據(jù)需要，塑料模具也可借用其它標(biāo)準(zhǔn)的一些鋼種來制造。例如：
(1)“GB1299—85合金工具鋼”中的冷作模具鋼和無(wú)磁鋼可用于制作最終淬硬的高耐磨塑料模具，如Cr4W2MoV、6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、5Cr4Mo3SiMnVAl、7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼。
(2)“JB／T6058—92沖模用鋼及其熱處理”中的微變形高耐磨鋼7CrSiMnMoV等。
4未納入標(biāo)準(zhǔn)的新型塑料模具專用材料
近年來國(guó)內(nèi)有關(guān)單位為了不同用途的模具的需要，研制了多種新型塑料模具材料供試用。已發(fā)表的舉例如下：
4.1華中理工大學(xué)研制的新鋼種
(1)P20BSCa屬大截面易切削預(yù)硬鋼，它是在P20鋼的基礎(chǔ)上增加適量的Mn及加入微量的V、B而制成。具有良好的淬透性、高的強(qiáng)韌性，特別適合于大型或超大型塑料模具的使用［5，12］。
(2)P20SRe屬易切削預(yù)硬鋼，它是在P20鋼的基礎(chǔ)上增加適量的Mn而制成。可滿足大截面塑料模具鋼的常規(guī)性能要求［13］。
(3)FT屬易切削非調(diào)質(zhì)微合金化鋼，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(w%)：0.21C-2.0Mn-1.0Cr-0.1V-0.04Ti-0.05Al＋微量S-Ca-Re。該鋼不需作調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)鍛軋后空冷，可獲得細(xì)化的B／F復(fù)相組織，即可達(dá)到所需的預(yù)硬硬度30～38HRC，生產(chǎn)成本低，具有良好的強(qiáng)韌性和拋光性能［9］。
(4)0Cr4NiMoV(LJ)屬冷擠壓成型鋼。模具精度高、表面質(zhì)量好，適用于具有復(fù)雜型腔的模具［7，14］。
(5)TG2屬塑料模具標(biāo)準(zhǔn)頂桿專用鋼，平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(w%)：0.56C-1.4Cr-0.25Mo-V，Mn、Si適量。熱處理為整體淬火加中溫回火，并可再加以表面淬火或滲氮［15］。
(6)25CrNi3MoAl(低S)屬低鎳時(shí)效硬化高精密鏡面塑料模具鋼，用于高精度長(zhǎng)壽命的模具、透明塑料用模具［2，7］。該鋼原設(shè)計(jì)含≤0.03%S，但在納入YB／T094—1997標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，改為含≤0.100%S。
4.2上海材料研究所研制的新鋼種
(1)10Ni3MnCuAlMo(PMS)鋼屬馬氏體析出硬化型鏡面塑料模具鋼，分為低硫鋼和含硫鋼2種。淬透性高，經(jīng)固溶及時(shí)效處理后，預(yù)硬硬度為30～45HRC，具有良好的綜合性能和鏡面加工性能，且變形極少。還適宜進(jìn)行滲氮，其時(shí)效溫度與滲氮溫度相近，故滲氮時(shí)可同時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理。用于要求有高鏡面的精密模具，例如光學(xué)透明塑料鏡片模具［2，16］。
(2)0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)鋼屬馬氏體時(shí)效析出硬化不銹鋼，在鋼中添加了特殊元素鋯(0.3%Zr)，能細(xì)化晶粒、提高鋼在含有氟氯離子或鹵化物腐蝕介質(zhì)環(huán)境中的耐腐蝕能力，其耐蝕性大大優(yōu)于美國(guó)17-4PH鋼。該鋼經(jīng)固溶和時(shí)效后，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，變形小，切削加工性及表面拋光性好。用于高硬度、耐腐蝕的精密塑料模具［17］。
表1我國(guó)塑料模具鋼牌號(hào)對(duì)照和特性
| GB 1299—85 | JB／T 6057—92 | YB／T 094—1997 | YB／T 107—1997 | YB／T 129—1997 | 相近于國(guó)外牌號(hào) | 鋼的類型和特性 |
| 20 | 日 JIS-S20C | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
| 20Cr | 美 AISI-5120 | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
| 45 | SM45 | SM45 | SM45 | 日 JIS-S45C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | |
| SM48 | 日 JIS-S48C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||||
| SM50 | SM50 | SM50 | 日 JIS-S50C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||
| SM53 | 日 JIS-S53C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||||
| SM55 | SM55 | SM55 | 日 JIS-S55C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||
| 40Cr | 美 AISI-5140 | 調(diào)質(zhì)鋼，預(yù)硬化鋼 | ||||
| SM1CrNi3 | 美 ASTM-P6 | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
| 3Cr2Mo | 3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | 美 ASTM-P20 | 預(yù)硬化鋼（通用型） |
| 3Cr2NiMnMo | SM3Cr2NiMo | SM3Cr2 -Ni1Mo | SM3Cr2 -Ni1Mo | 瑞典 ASSAB-718 德 GS-738 | 預(yù)硬化鋼（大型、精密復(fù)雜、鏡面拋光） | |
| SM2CrNi3 -MoAl1S | （我國(guó)研制） | 易切削時(shí)效硬化鋼（高精密、復(fù)雜） | ||||
| SM4Cr5MoSiV | 美 ASTM-H11 | 調(diào)質(zhì)鋼，預(yù)硬化鋼 | ||||
| SM4Cr5MoSiV1 | 美 ASTM-H13 | 調(diào)質(zhì)鋼，預(yù)硬化鋼 | ||||
| SMCr12Mo1V1 | 美 ASTM-D2 德 GS-379 | 高碳高合金工具鋼（高硬度、高耐磨） | ||||
| 2Cr13 | SM2Cr13 | 日J(rèn)IS-SUS420J1 | 耐腐蝕鋼 | |||
| 3Cr17Mo | SM3Cr17Mo | 德 GS-316 | 耐腐蝕鋼，高耐磨 | |||
| 4Cr13 | SM4Cr13 | 德 GS-083 | 耐腐蝕鋼，高耐磨 | |||
| 1Cr18Ni9 | 美 AISI-302 | 冷擠壓、高耐腐蝕鋼 | ||||
| 5CrNiMnMoVSCa | （我國(guó)研制） | （見注1） | ||||
| 8Cr2MnWMoVS | （我國(guó)研制） | 易切削預(yù)硬化高碳鋼（精密、鏡面拋光） | ||||
| T10（A） | 日 JIS-SK4 | 高碳工具鋼 | ||||
| CrWMn | 日 JIS-SK31 | 高碳工具鋼 | ||||
| 9SiCr | 德 DIN-90CrSi5 | 高碳工具鋼 | ||||
| 9Mn2V | 德 DIN-90MnV8 | 高碳工具鋼 |
注：①5CrNiMnMoVSCa鋼是我國(guó)研制的高效新鋼種，屬易切削預(yù)硬化精密塑料模具鋼。在預(yù)硬狀態(tài)下(36～48HRC)，具有良好的綜合力學(xué)性能、耐磨性能、等向性能、切削性能和鏡面拋光性能。用于大、中、小型高精度模具，例如收錄機(jī)、洗衣機(jī)等塑料的模具，其質(zhì)量和使用壽命達(dá)到進(jìn)口模具的先進(jìn)水平。［2，8，11］②高碳鋼是在退火態(tài)下粗加工，然后淬火低溫回火至高硬度，再精加工。獲得高的耐磨性和鏡面拋光性。
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