第二节 注射成型模具的常用材料

一、注射成型模具选用材料的要点

根据注射成型模具的使用情况，在各种不同的使用条件下，所用的材料大致应满足如下的要求：

1）机械加工性能优良。塑料模具型腔的几何形状非常复杂，往往有深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位，所以所用钢材必须具有易切削的性能。

2）抛光性能优良。塑料模具的型腔允许的表面粗糙度值极小，几乎都要求达到镜面水平。要达到这一要求，钢材必须具有不低于38HRC的硬度，最好为40～46HRC，而达到55HRC为最佳。

要达到镜面的水平，还要求材料中的杂质尽量少，不能有气泡存在，并且金相组织均匀。

3）有良好的表面腐蚀加工性。有很多模具要求成型的塑料制品表面有各种花纹，如仿皮革纹、绸纹、布纹、精细图案等。这就要求钢材的质地细而均匀，否则表面腐蚀加工的效果不佳。

4）既要耐磨损，而又有韧性。塑料模具长期承受热交变负荷，而且又长期经受摩擦。因此，使用的材料不仅要考虑其耐磨性能，还要考虑其耐热交变负荷性能。

5）淬火性能好。热固性塑料模具的型腔部分大都需要进行热处理。这就要求钢材具有较好的淬透性和很小的变形。一般塑料成型用模具采用调质、预硬化等处理即可。

6）电火花加工性好。塑料模的凹型腔常采用放电加工，放电加工后，表面的硬化层要浅，以便于抛光。

7）耐腐蚀。有些塑料，如聚氯乙烯（PVC）在成型时能产生腐蚀性气体。这一类成型模具必须考虑钢材的耐蚀性。

8）焊接性好。在型腔加工中，有时难免要补焊。对于旧模具的修复，有时也常常需要补焊，因此模具钢必须有很好的焊接性能。

二、常用的模具材料

（一）预硬化钢

3Cr2Mo（P20） 模具钢，预硬化后硬度为36～38HRC，用于中小型热塑性塑料注射模，真空熔炼的品种可以抛成镜面。

55CrNiMnMoVS（SM1） 适合于制造中、大型热塑性塑料制品注射模。预硬化后硬度为35～45HRC。

（二）析出硬化钢

20CrNi3AlMnMo（SM2） 预硬化后时效硬化，硬度可达40～45HRC。

1Ni3Mn2MoAlCu（PMS） 预硬化后时效硬化，硬度可达40～45HRC。热变形极小，用于需镜面抛光，腐蚀精细花纹的成型模具。以上两种钢材同时适用于热塑性及热固性塑料制品注射模，要求长寿命而尺寸精度高的中小型模具。

（三）马氏体时效钢

06Ni6CrMoVTiAl、06Ni7Ti2Cr 这两种钢材在未加工前为固体状态，易于加工。精加工后以480～520℃温度进行时效硬化后，硬度可达50～57HRC。适用于要求尺寸精度高的小型塑料制品注射模，可进行镜面抛光。

（四）镜面钢

8CrMnWMoVS（8CrMn） 为易切预硬化钢，用于大型注射模可以减小模具体积。调质后硬度为33～35HRC。淬火时可空冷，硬度可达42～60HRC。

25CrNi3MoAl 适用于型腔腐蚀花纹，属于时效硬化型钢。调质后硬度为23～25HRC，可用普通高速钢刀具加工。时效后硬度为38～42HRC。可以作渗氮处理，处理后表层硬度可达1100 HV。

（五）耐蚀钢

0Cr16Ni4Cu3Nb（PCR） 为空冷淬火钢。属于不锈钢类型。空冷淬硬可达42～53HRC，适用于制造聚氯乙烯及热塑性阻燃塑料制品注射模。

（六）易切钢

4Cr5MoSiVS 用于制造大型、形状不复杂的热塑性塑料制品注射模。淬火空冷、二次回火，硬度可达43～46HRC。

（七）基体钢

6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（LDZ）、6Cr4Mo3Ni2WV（CG2）、5Cr4Mo3SiMnVAl 这些是基体钢型模具钢，适用于小型、精密、形状复杂的模具型腔及嵌件，热处理后耐磨性很好。