模具钢材的选择.docx

模具材料选择的考虑因素成型零部件材料选用.1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件，如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。.2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。.3 成型零部件材料的选用原则是：根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。.4 对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（p20+ni类）、nak80（p21类）、s136（420类）、h13类钢等，其中718、nak80为预硬状态，不需再进行热处理；s136及h13类钢均为退火状态，硬度一般为hb160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，s136的硬度一般为hrc40-50，h13类钢的硬度一般为hrc45-55（可根据具体牌号确定）。.5 对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其成型零部件材料选择如下：a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（p20+ni类）、nak80（p21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。b) 型芯可选用中低档进口p20或p20+ni类钢材，如618、738、2738、638、318等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或s50c、s55c等进口优质碳素钢。.6 对于制品外观质量要求一般的模具，其成型零部件材料选择如下：a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口p20或p20+ni类钢材。b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口p20或p20+ni类钢材；型芯可选用低档进口p20类钢材或进口优质碳素钢s50c、s55c等，也可选用国产塑料模具钢。c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨地纹时应争取避免选用p20+ni类的2738（738）牌号。.7 对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对钢材亦无特殊要求的模具，其成型零部件材料选择如下：a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口p20或p20+ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢s55c、s50c或国产p20或p20+ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口p20或p20+ni类钢材，也可选用国产p20或p20+ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。.8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。.9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产h13类钢材。.10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。.11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下：a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材，如718、nak80等。b) 非透明件，一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材，如618、738、2738、638、318等，表面进行氮化处理，氮化层深度为0.15-0.2mm，硬度为hv700-900。c) 若模具要求较低，也可选用低档进口钢材或国产钢材，氮化处理硬度一般为hv600-800。非成型零部件材料选用.1模架材料参照模架标准，模板一般选用进口s50c或国产sm45，要求hb160-200，硬度均匀，且内应力小，不易变形。导柱材料采用gcr15或suj2，硬度为hrc56-62。导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用gcr15或suj2，硬度为hrc56-62；也可采用t8a、t10a，硬度为hrc52-56。.2模具中的一般结构用件，如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等，对硬度和耐磨性无特别要求，可选用国产sm45钢，正火状态，硬度hb160-200，不需再进行热处理。.3模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件，应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢，如t8a、t10a等。此类钢使用时均需进行淬火处理，以提高其硬度和耐磨性，具体硬度值参照附表5。附表1 常用进口模具钢材一览表 厂家、牌号类别档次供货商厂家、牌号类别档次供货商瑞典assab6181中明利日本daidonak553中明利、龙记7182高明利、龙记nak803高明利、龙记s136/s136h4高明利、龙记pds-51明利84075高明利、龙记px4184025明利px51中优质德国特殊钢材gs-3121+s低德胜px881龙记gs-3181低德胜pxz0低gs-7382中德胜、龙记s-star4gs-7112高德胜g-star4p20m1低德胜pak904龙记gs-3164德胜dh2f5gs-083/083h4德胜德国德威gsw-23111gs-344efs5德胜pm-3111昌兴隆gs-6381中龙记gsw-27382gs-23111中龙记pm-7382昌兴隆gs-23121+s低龙记gsw-23164gs-23164龙记pm-3164昌兴隆gs-2083/2083h4龙记gsw-23445gs-23445龙记德国多来特23221利昌德国edel23111中明利23281利昌3181低明利23782利昌2316/2316h4明利27382利昌23445明利2083、2083esr4利昌法国usinorclc 273822316、2316esr4利昌clc 2316h423445利昌法国clisp3001奥地利百禄m2021昌兴隆、利昌7382中明利m2382昌兴隆、利昌韩国重工业(株)hp-1a0低m3004昌兴隆、利昌hp-4a1低m310/310h4昌兴隆、利昌hp-4ma1中w3025ham-103高加拿大sorelcsm-21明利hems-1a4std-615日本三菱mup1中龙记hds-15s45c、s50c、s55c0低昌兴隆、明利注：类别对应为1-p20类，2-p20+ni类，3-p21类，4-420类耐蚀钢，5-h13类，0-碳素钢。附表2 塑料模具成型零件常用国外材料及性能（一） 材料类别(美国aisi)生产厂家及材料牌号出厂状态及参考硬度说 明p20类预硬塑料模具钢参考成分(%)：c:0.28-0.40si:0.20-0.80mn:0.60-1.00cr:1.40-2.00mo:0.30-0.55对应我国钢号：3cr2mo瑞典assab*618预硬hb280-320具有良好的抛光和切削加工性能，广泛应用于热塑性塑料的注射模（一般用于中小型模具，可焊性一般）日本daidopds-5预硬hb280-310具有良好的抛光和切削性能，用于长期生产塑料模具px88预硬hb290-330具有良好抛光性能，焊接性能大幅度改善，用于长期生产通用塑料模具px4*px5预硬hrc30-33用于大型镜面模具，如汽车尾灯、前挡板以及摄象机、家用电器壳体等。px5焊接性能、蚀纹性能较好，但易出加工砂眼，氮化性能一般（高光时）日本三菱mup预硬hb270-320硬度均匀，耐磨性好，加工性能良好，适合电加工优质德国特殊钢德国edel318预硬hrc29-34用于大型塑料模具*2311预硬hb290-330hrc30-35用于大型优质长期生产塑料模具，适合制造电视机壳、冰柜、洗衣机、水桶等模具香港龙记(lkm)gs-638预硬hb270-300加工性能良好，适用于高要求大型模架及型芯零件gs-2311预硬hb280-325用于长期生产优质塑料模具，gs-2312预硬hb280-325p20+s型，极易切削，适宜大批量快速加工，适用于一般要求塑料模具及型芯零件东莞德胜gs-318预硬hrc28-33预硬优质塑料模具钢p20m预硬hrc30-35经济型预硬塑料模具钢，适用于塑料试验模具及一般玩具模具，可氮化提高耐磨性德国德威gsw-2311预硬hrc31-34电蚀加工性能好，用于大中型镜面塑料模具pm-311预硬hrc31-34电蚀加工性能好，用于一般要求的大小塑料模具德国多来特2322预硬hrc32-35适合一般要求的大小模具2328预硬hrc32-35适合一般要求模具、高要求大型模架及型芯零件奥地利百禄m202预硬hrc30-34属p20类，但碳、锰含量偏高。可进行电蚀加工，用于家电和汽车用塑料模具法国clisp300预硬hb290-320具有良好的加工工艺性，抛光性和皮纹加工性，用于大而厚的塑料模具，加拿大sorelcsm-2预硬hb290-330具有良好抛光性，可进行电蚀加工，用于大型长期生产塑料模具韩国重工(株)hp-4a预硬hrc25-32硬度均匀，加工性能良好，用于电视机后壳等模具hp-4ma预硬hrc27-34硬度均匀，耐磨性好，用于电视机前壳、电话机、吸尘器、饮水机等模具p20+ni类镜面塑料模具钢参考成分(%)：在p20的基础上加入1%左右的ni对应我国钢号：3cr2nimo或3cr2nimnmo瑞典assab718预硬hb290-330具有高淬透性，良好的抛光性能、电蚀加工性能和皮纹加工性能，适用于大型镜面塑料模具加硬hb330-370法国cli738预硬hb290-330用于大而厚的塑料模具，具有良好的硬度均匀性法国usinorclc2738预硬hb290-330淬透性高，硬度均匀，具有良好的抛光、电蚀加工和皮纹加工性能，适于渗氮，用于大中型镜面塑料模具龙记德胜*gs-738预硬hrc32-35硬度均匀，切削性能和抛光性能较好，变形较小，用于大中型高韧性高抛光度模具，但可焊性一般，蚀纹易出现“梨地纹”gs-711预硬hrc35-38高强度、高韧性、高光整度塑料模具钢，具有良好的精光性能，适用于大中型及复杂塑料模具德国德威gsw-2738预硬hrc31-34硬度均匀，抛光性好，适用于大中型镜面塑料模具pm-738预硬hrc31-34硬度均匀，抛光性好，适用于优质长期生产塑料模具德国多来特2378预硬hrc32-35适合高韧性、高抛光度，适合要求较高模具2738预硬hrc32-35适合一般要求模具奥地利百禄m238预硬hrc31-34碳、锰含量偏高，镜面抛光性能好，可进行电蚀加工p21类韩国重工(株)ham-10预硬hrc37-42析出型硬化钢，具有优良的镜面抛光性能，用于塑料透明部件（如汽车灯具、冰箱抽屉等）模具附表3 塑料模具成型零件常用国外材料及性能（二） 材料类别(美国aisi)生产厂家及材料牌号出厂状态及参考硬度说 明p21类时效硬化钢日本daido*nak55预硬hrc37-43高硬度镜面模具钢，用于高精度镜面模具。nak55切削加工性能好，nak80具有优良的镜面抛光性能。二者的缺点是补焊性能差，韧性较低，较细的圆柱凸起易折断（如喇叭窗网孔镶件）*nak80预硬hrc37-43成分(%)csimncrmonialcusnak550.150.31.50.30.33.01.01.00.1nak800.150.31.50.30.33.31.0-420类耐蚀塑料模具钢参考成分(%)：c:0.30-0.40cr:12.0-14.0si: 1.20mn: 1.25s: 0.06se: 0.15对应我国钢号：3cr13或4cr13日本daidos-star预硬hrc31-34具有高耐蚀性、高镜面抛光性，热处理变形小，用于耐蚀镜面精密模具，g-star为易切削钢g-starpak90预硬hb300-330极佳的耐蚀、耐磨和镜面抛光性，用于精密模具瑞典assabs136退火hb215耐蚀性好，淬回火后有较高硬度，抛光性好。用于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具s136h预硬hb290-330法国usinorclc2316h预硬hb290-330优良的耐蚀性能和镜面抛光性能，高的力学强度和耐磨性，用于耐腐蚀和需镜面抛光的模具优质德国特殊钢德国edel2316退火hb235-250适合镜面塑料模具，防酸性极强2316可加硬至hrc522316h预硬hb290-330香港龙记(lkm)gs-2083退火hb215-240适合镜面塑料模具及有防酸性要求的模具gs-2083h预硬hb280-310gs-2316预硬hb260-310抗腐蚀性效果特佳，适合高酸性塑料的模具东莞德胜gs-083退火hb230抗腐蚀塑料模具钢gs-083h预硬hrc30-35预硬抗腐蚀塑料模具钢gs-316预硬hrc28-32高抗腐蚀塑料模具钢德国德威gsw-2316预硬hrc31-34具有优良的耐蚀性能和镜面抛光性能，用于高防腐蚀及需镜面抛光的模具pm-316预硬hrc31-34德国多来特2316预硬hrc28-32预硬抗腐蚀塑料模具钢，用于高防腐蚀要求模具2316esr预硬hrc28-32用于防腐蚀及镜面抛光模具，尤其适合pvc、pp、ep、pc材料2083退火hb230同上2083esr退火hb230用于高防腐蚀和镜面抛光要求模具奥地利百禄m300预硬hrc31-34用于高防腐蚀要求及需镜面抛光的模具m310预硬hrc31-34用于有防腐蚀要求及需镜面抛光的模具韩国重工(株)hems-1a预硬hrc23-33具有高镜面抛光性能，用于彩管玻壳、pvc底盘等模具碳素钢普通塑料模具钢日本jis标准钢号s45c s50cs55c正火hb160-220分别相当于我国的优质碳素结构钢45、50、55钢，常用于模具的非重要结构部件，如模架等。日本daidopxz预硬hb180-226具有良好的切削性能和补焊性能，用于大型蚀花模具以及汽车保险杠、仪表盘、家电外壳等模具韩国重工(株)hp-1a预硬hb180-220具有良好的加工性能，加工变形小，成分相当于s55c，用于玩具模具等h13类参考成分(%)：c:0.32-0.45si:0.80-1.20mn:0.20-0.50cr:4.75-5.50mo:1.10-1.75v:0.80-1.20对应我国钢号：4cr5mosiv1日本daidodh2f预硬hrc37-41易切削预硬化模具钢，韧性良好，用于形状复杂、精密的热作模具和塑料模具瑞典assab8402退火hb185说明：h13为热作模具钢，一般用于铝、锌、铜等合金的压铸模、热挤压模。由于其具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点，故也可以用作对耐机械磨损性能要求较高的塑料模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具。8407退火hb185edel2344退火hb210龙记gs2344退火hb180-210德胜gs-344efs退火hb220德国德威gsw-2344退火hb210多来特2344退火hb230奥地利百禄w302退火hb235韩国重工(株)hds-1退火hb229h13改良型，具有良好的韧性和抗回火稳定性std-61退火hb229近似于h13，具有良好的高温强度和韧性注：带“*”者为我公司使用较多的钢材牌号。附表4 塑料模具成型零件常用国产材料及性能 类别材料名称及牌号热处理方法及硬度性 能 及 用 途 说 明碳素钢t8a、t10a交货状态hb160-200耐磨性好，用于形状简单的小型芯、型腔、滑块、镶件等，其可焊性较差淬火hrc54-58sm45、sm48、sm50、sm53、sm55正火hb160-200用于形状简单、要求不高的型腔、型芯、滑块、镶件等（由于模具用钢的特殊要求，必须精料、精炼、真空除气，含碳量范围缩小，控制较低的硫、磷含量。我国的冶标（yb/t107-1997）中将碳素模具钢钢号用sm表示，以区别于普通用途的优质碳素结构钢）调质hb200-260淬火hrc43-48预硬钢3cr2mo预硬hrc28-35国产p20。淬透性高，综合力学性能好，抛光性能好，用于大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等正/退火hb170-2003cr2nimo3cr2nimnmo预硬hrc28-35国产p20+ni。淬透性高，综合力学性能好，抛光性能好，用于特大型、大型复杂精密模具型腔、型芯正/退火hb170-20040cr预硬hb175-230调质后具有良好的综合力学性能，切削性能好，适于渗氮和高频淬火，用于中型塑料模具退火hb20742crmo预硬hb175-220超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性高，用于有一定强度和韧性要求的大中型模具退火hb207上海宝钢b25预硬hrc28-35金相组织为珠光体+铁素体，用于制造一般塑料模具b30预硬hrc28-35金相组织为贝氏体，可渗氮进一步强化，性能优于瑞典718钢华中理工 5nisca（5crnimnmovsca）预硬hrc35-45易切削钢，淬透性高，强韧性好，镜面抛光性能好，有良好的渗氮性能和渗硼性能上海钢研所 sm1（5crnimnmovs）预硬hrc38-42易切削钢，抛光性能好，表面粗糙度可达ra0.05um，淬透性高，用于大型镜面模具华中理工 8cr2s（8cr2mnwmovs）预硬hrc40-48易切削钢，镜面抛光性好，焊接性能一般，补焊后需回火再进行机械加工，可渗氮进一步提高表面光洁度并防锈渗碳钢20cr正火hb170-217用于制造中小型模具，加工成型后需渗碳处理，然后再淬火并低温回火，以保证模具零件表面的硬度和耐磨性12crni3a正火hb260-320切削加工性能良好，用于制造大中型模具，热处理同上时效硬化钢上海材研所 pms(10ni3mn2mocual)预硬hrc30-33具有优良的镜面加工性能，良好的冷热加工性能、补焊性能、电加工性能和综合力学性能，以及良好的花纹图案蚀刻性能和渗氮性能，适合复杂精密的镜面模具及家电模具时效处理hrc40-45渗氮hv1000上海钢研所 sm2(20crni3almnmo)预硬hrc38-42易切削钢，抛光性能、渗氮性能良好，并具有一定的抗腐蚀能力，用于镜面、精密模具时效处理hrc4025crni3moal预硬hrc30预硬状态下加工，然后经520时效处理10h，硬度可达hrc40，用于有镜面要求的精密模具时效处理hrc4006ni6crmovtial预硬hrc25-28热处理变形小，固溶硬度低，切削性能好，粗糙度低，适宜制造高精度塑料模具时效处理hrc43-4818ni-250 18ni-30018ni-350预硬hrc30-32高合金超高强度马氏体时效钢，用于高精度、超镜面、长寿命、大批量生产的中小型复杂模具，但价格昂贵时效处理hrc50-53耐蚀钢上海材研所 pcr(6cr16ni4cu3nb)预硬hrc30-32具有优良的耐腐蚀性能、较高的强度、较好的抛光性能和焊接修补性能，热处理淬透性好，变形小，用于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具时效硬化hrc37-422cr13退火hb220机械加工性能好，经热处理（淬火+回火）后具有优良的耐腐蚀性能，较好的强韧性，适宜制造承受高负荷并在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等淬火+回火hrc40-503cr134cr13退火hb230国产420耐蚀钢。机械加工性能好，经热处理（淬火+回火）后具有优良的耐腐蚀性能，抛光性能、较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等，但补焊性能较差淬火+回火hrc40-50热作模具钢4cr5mosiv4cr5mosiv1淬火hrc56-58国产h13类热作模具钢，具有较好的热强度和硬度，在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性和一定的耐磨性，热处理变形小,适合氮化处理回火hrc47-49氮化hv600-8003cr2w8v淬火hrc49-52国产h21类热作模具钢，高温下具有较好的热硬性和强度，但韧性和塑性较差。表面硬度高，耐磨性和热疲劳性良好，调质后可氮化处理进一步提高表面硬度回火hrc42-48氮化hv600-800附表5 塑料模具零件常用材料及热处理 类别零件名称材料牌号热处理方法硬度说 明模体零件动、静模座板浇道推板、垫板45正火hb160-200此正火硬度一般即指进货状态，下同调质hb230-270动模固定板静模固定板s50c、45正火hb160-200调质hb230-270推件板45调质hb230-270t8a，t10a淬火hrc54-58推出板45正火hb160-200推杆固定板45正火hb160-200垫块45、a3进货状态浇注零件浇口套、skd61淬火hrc48-52t8a、t10a淬火hrc46