渗碳型塑料模具钢的应用和性能

渗碳塑料模具钢：碳渗碳钢和合金渗碳钢。

主要特点：（1）表面具有高硬度和耐磨性；（2）心脏具有良好的强度和韧性；（3）良好的抛光性能

主要优点：渗碳钢中碳的质量分数一般在0.1%～ 0.25%范围内，退火后硬度较低，具有良好的切削加工性；另一个优点是塑性好，变形抗力小，冷加工硬化效应小。冷挤压成型法可以不用切割就可以制造模具，非常有利于相同形状模具的批量生产，可以缩短模具的制造周期，降低成本，模具互换性好。

缺点：热处理工艺复杂，变形大。

常用渗碳塑料模具钢的化学成分：碳、硅、锰、铬、镍、钼。

渗碳塑料模具钢的热处理

渗碳（直接淬火、一次淬火和二次淬火）和低温回火（通常在200℃左右）

热处理的目的是使模具获得较高的硬度、强度，以及一定的塑性和韧性，从而保证模具的使用性能，延长其使用寿命。一般渗碳后要先缓冷，然后淬火一次。淬火温度应根据需要选择，通常控制在810~850℃之间，这样可以同时改善模具的表面和型芯组织。

1 10、20

10、20钢是更简单更便宜的渗碳钢。渗碳后，表面具有很高的硬度和耐磨性。由于淬透性差，淬火后的型芯强度很低，适用于低负荷、低强度的模具。随着钢中碳含量和合金元素含量的增加，淬透性会大大提高，合金渗碳钢的淬透性更高，淬火时可使用温和的冷却介质，从而减少模具的热处理变形。常用的合金渗碳钢有20CR、12CRNI2、12CRNI3、12CRNI4和20CR2NI4等。

2 12CRNI3

中淬透性合金渗碳钢具有中等冷成型性

合金化原理：降低碳含量一便于冷成型；加入Nicr可以提高钢的淬透性和渗碳层的强韧性，尤其是N，在固溶强化的同时可以提高钢的塑性。锻造工艺：加热温度1200℃，初锻温度1150℃，终锻温度2850℃，锻后缓冷。退火工艺为：加热至740-760℃，保温4-6H，以5-10℃H的速度缓慢冷却至600℃，然后随炉冷却至室温，退火后硬度≤160HBS，便于冷挤压，如果切割成型，必须规格化。正火工艺：加热至880~900℃，保温3~4小时，然后空冷。正火硬度<229HBS，切削性能好。——注：硬度↑，切削↑。

12CNI3钢气体渗碳工艺：渗碳工艺一900~920℃X6-7H，可获得0.9~1.0MM的渗碳层，淬火工艺一渗碳后预冷至800~850℃，可采用油冷或风冷直接淬火。淬火→表面硬度可达56~62HRC，心部硬度250~380HBS。主要用于冷挤压成型具有复杂浅腔的塑料模具，或切割大中型塑料模具。

3 20CR2NI4

高强度合金渗碳钢，淬透性、强度和韧性均高于12CI3钢。锻造工艺：般造加热温度1200℃，初锻温度1150℃，终锻温度大于850℃，锻件缓慢冷却。晶粒粗化问题如果锻造后晶粒粗化，即使正火及后续渗碳加热，淬火后仍会得到粗大的马氏体组织，而目当表面碳含量较高时，容易在粗大奥氏体晶粒的晶界上形成网状碳化物。

解决方法：先在640~670℃回火6H，然后空冷，以消除锻后残余应力。（2）然后以大于20℃/min的速度加热至880~940℃，空冷。③650~770℃回火后，可获得均匀细小的珠光体和少量铁素体组织一晶粒细化。④再渗碳、淬火和回火。

4 0CR4NIMOVCLJ）

U钢是冷挤压塑料模具专用钢

极低的塑性和变形抗力。其冷挤压成形性与纯铁②、饹、镍、钼、钒等相似。提高了渗碳层的淬透性、硬度、耐磨性和心部强合金化原理：①、极低的碳含量，锻造工艺：锻造加热温度1230℃℃，初锻温度1200℃℃，终锻温度900℃℃度。

退火工艺：880°℃X2H，炉内冷却至650℃，出炉空冷，退火硬度100~105HBS。