模具材料特性

1、模具材料特性:金属粉末陶瓷DIN 7710 Plastic成形品尺寸公差规格射出(Injection)成形品单位：mm尺寸范围级别6以下61818303050508080120120180180350粗级±01±01±015±025±04±06±09±12精密级±005±008±010±015±020±030±040±060压缩(Compression)成形品(包含Transler成形品)尺寸范围级别6以下618183030505080

2、80120120180180250250315315400400500粗级±02±03±04±05±06±08±1±13±16±2±25中级±01±01±015±02±03±04±05±07±09±12±15精密级±005±006±008推孔加三中心间隔100±010±015±020±030±040

3、±050±060±080射出成形品的一般公差尺寸范围一般以孔为准之孔以轴为准之轴10以下±01+015-0+0-021030±015+02-0+0-0253050±02+03-0+0-035080±03+04-0+0-0480120±04+05-0+0-05120以上±05+06-0+0-06钢铁尺寸公差规定切削加工之普通尺寸公差单位：mm公称尺寸尺寸公差精级中级精级1以上4以下±005±01±034以上16以下±007±02±0516以上63以

4、下±01±03±0763以上250以下±02±05±12250以上1000以下±03±08±201000以上2000以下±04±10±30本中心图面尺寸公差规定如下：a有注明公差者，请按公差制造。b未注明公差者，分述如下：成品部(Cavity or core)将现制品精度要求，由小数点以下位数来决定，并在图面右下角注明之。例无小数点：±01小数点一位：005小数点二位：002其他模座固定板等未注明公差者，将按照JIS切削加工之普通尺寸公差中线规定如上表，并在右下再注

5、明。各部零件公差之配合单位：mm适合部品基准孔斜梢导柱导衬套注口衬套心型导柱(滑动处)面梢滑块簪记号尺寸H7P7K7g7f7e73以下+0009-0+0016+0008+0010+00-0002-0012-0006-0016-0014-002436+0012-0+0024+0012+0013+0001-0004-0016-0010-00220015-0+0030+0015+0016+0001-0005-0020-0013-00280018-0+0036+0018+0019+0000-0006-0024-0016-0034-0032-00

6、501830+0021-0+0043+0022+0023+0002-0007-0028-0020-00410025-0+0051+0025+0027+0002-0009-0034-0025-00500030-0+0062+0032+0032+0002-0010-0040-0030-0060-0060-009080120+0035-0+0072+0037+0038+0003-0012-0047-0036-0071-0072-0107120180+0040-0+0083+0043+0043+0003-0014-0054-0043-0083

7、-0085-0125180250+0046-0+0096+0050+0050+0004-0015-0061-0050-0096-0100-0143250315+0052-0+0108+0056+0056+0004-0017-0069-0056-0108-0110-0162315400+0057-0+0119+0062+0061+0004-0018-0076-0062-0120-0125-0182400500+0063-0+0131+0068+0068+0005-0020-0083-0068-0131-0135-0198500630+0070-0-0022-0092-0145-021563080

8、0+0080-0-0024-0105-0160-02408001000+0090-0-0026-0116-0170-026010001250+0105-0-0028-0133-0195-030012501600+0125-0-0030-0155-0220-034516002000+0150-0-0032-0182-0240-039020002500+0175-0-0034-0209-0260-043525003150+0210-0-0038-0248-0290-0500资料来源：日本岐阜精机塑胶模用模具材料模具材料的选用是否适宜，对模具的寿命、精度、加工性、价值等有很大的影响。故模具材料的选用

9、一般均依照下列原则：容易取得。机械加工性良好。表面加工性良好。强度、韧性和耐磨性大。无针孔和沉淀杂质等内部缺陷。）可焊接性。热处理容易、热变形少。耐热性好、热膨胀系数低。种类及特性模具材料的种类很多，在此先将常用的几种材料作一简介。一般构造用辊轧钢材(SS)一般构造用辊轧钢材SS41、SS50，价廉而容易取得，但质软多针孔，因此用于不需强度、硬度的零件，不适用于模板材料。机械构造用碳钢(SC、SCK)机械构造用碳钢S25C、S50C、S55C等，价廉而容易取得，加工性也好。S25C用于模具的承板、定位环、竖浇道、衬套、止动螺栓、支持件等，而少用于模板。S50C、S55C原则上回火到硬度922H

10、RC，以增其加工性，为标准的模板材料。S9CK、S15CK的含碳量少，因而质软，所以需作表面渗碳，淬火成HRC4559的硬度来使用。碳工具钢(SK)碳工具钢有SK3、SK5、SK7等，含碳量为06%以上的高碳钢，其淬火硬度是SK3、SK5为HRC5060，SK7为HRC5055，H此类钢材耐磨耗性优良，且为较价宜的工具钢，用于有滑动部份需高硬度和耐磨耗性的零件，如导销、衬套、顶出销、复归销等。合金工具钢(SKS、SKD)常用的合金工具钢有SKS2、SKS3、SKD11、SKD61等。SKS2与SKS3是碳工具钢加铬、钨增加淬火性、耐磨耗性，用于特别要求硬度与耐磨性的成形模板，其硬度HRC556

11、0。SKD11、SKD61是添加钒取代SKS的钨，其淬火性与耐磨耗性优于SKS，且淬火应变小，其硬度SKD11为HRC5560，SKD61为HRC4551，但SKD61的耐热性、韧性都优于SKD11。高速钢(SNC)此处的高速钢是指SKC2与SNC3的镍铬钢，系为碳钢加镍和铬，增其韧性与淬火性，回火硬度为2230HRC，用于成形模板。镍铬钼钢(SNCM)镍铬钼钢SNCM2是淬火性，耐磨性耗性均好，尤其是强度、韧性特别好的钢材，其用途与高速钢相同。铬钼钢(SCM)铬钼钢SCM3、SCM4是碳钢加铬，钼的构造用钢，其强度、韧性优于碳钢，其价格较SNC及SNCM便宜。铝铬钼钢(SACM)铝铬钼钢SA

12、CM1经氮化处理(氮化层硬度为HRC67)耐磨耗性很高，用于要求硬度和耐磨耗性的滑动部份，如顶出销等，钢材本身硬度为HRC2030。轴承用高碳铬钢(SUJ)轴承用高碳铬钢SUJ2为轴承用的钢材，耐磨耗性、淬火性均良好，其硬度为HRC5560，用于滑动部份需有相当的硬度和耐耗性。（图1）正常化图解（图2）退火之图解不锈钢(SUS)如PVC的塑料，需用耐蚀性高的模具材料，可以增加铬量，减少碳量的耐蚀性不锈钢SUS来制造。.11铍铜合金含铍25%，含铜975%的铍铜合金，常用来制作形状复杂的公模或母模。其制作的方法是将熔融的合金注入模型内，然后一直加以压力直到冷却为止。表一为塑胶模各构件最广泛应用之

13、材料，及其热处理状态及使用之硬度。表二为构造用的合金钢的化学成份及机械性质。表三为表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的场合，此三表可供学习查考，以选取最适用的模材。热处理钢材经适当的热处理可显着增加硬度、强度、韧度、耐磨耗性等机械性质。施行电镀作表面处理，模具精度提高、表面光亮，使脱模更顺利，成品表面光度增加。因此欲模具寿命延长、品质提升，除了事先预选适当的模具材料外，对于加工后，模具的热处理方法的选定也极其重要，以下分点说明。正常化此项热处理旨在消除铸造、锻造、辊轧等高温高压处理所产生的粗晶组织，并将加工所生的内部应力消除。其方法为将工作加热到变态点AC3或ACm点以上30°5

14、0的温度后，使之在空气中自然冷却，如图1所示。使用大型构造用钢，在材料经锻造成模型后，再施以正常化处理。退火退火是为了使钢料软化，调整结晶组织，除去内部应力。其方法为加热到AC3或AC1变态点以上30°50，保持适当时间后，在炉中或灰中冷却，如图2所示。模具材料退火处理有两种方式。消除应力退火目的在除去加工所引起的内部应力。适用于粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火时麻田散铁变态所生的应力将加大，除非先行实施退火消除内部应力，否则将造成巨大的应变，而致淬火罅裂、翘曲。即使不淬火的零件，若经大量粗重切削，不经此项处理的话，也将因加工应力的残存，而终致尺寸的精度改变或发生翘曲。球状化

15、退火目的在改善加工性，增加韧性，防止淬火罅裂，使钢中的碳化物变成球状组织。淬火淬火的目的是为了将钢硬化、增加强度。其方法为钢材加热到AC3或AC1变态点以上约30°50，保持适当时间后，使它在淬火液中急速冷却，而产生高硬度的麻田散铁组织，如图3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三种。（图3）淬火之图解普通淬火加热到变态点以上的温度后，在水或油中急冷以得麻田散铁组织。此方法，加热必需防止过热及氧化脱碳的现象发生。对于壁厚不均的模具，将会有加热不均匀。由于各部份的度差发生热膨胀差，致影响变态点，引起变态差，而致淬火罅裂。因此为了达到均匀加热，最好用盐浴或惰性气炉。氧化、脱碳之防止可采用盐

16、浴炉或可调整的隋性气炉。热处理变形的防止，宜使用淬火温度低，自硬性大，有气冷程度的淬火钢。含大量铬、镍的合金钢、高速钢具有此一空气中冷却而硬化的特性，对于加工后再行热处理的模具、精度、形状能保持而不致变形，精密度失掉。麻淬火(marquenching)如图4所示，将待处理的材料加热到淬火温度后，投入于温度为Ms点(冷却时由沃斯田铁转变为麻田散铁的开始温度)的热盐浴中，待材料的温度成为均一后，取出气冷，缓慢引起麻田散铁变态、材质变硬，不致发生淬火应力及罅裂，最后再施行回火处理。麻回火(martempering)如图5所示，将材料加热到淬火温度后，投入于温度为Ms点及Mf点(冷却时由沃斯田铁转变为

17、麻田散铁的终了温度)间的热盐浴内淬火(100200)，长时间保存恒温，直到变态终了，然后空冷。利用此法淬火者，麻田散铁自行回火，淬火应力消除，冲击值得以提高，韧性较回火处理者强。工业界一般皆不等待到恒温变态终了，即行捞出，如图示，而后段则采气冷回火。回火淬火后的钢虽然强度大硬度高，但是很脆。假如淬火钢加热到A1变态点以下的适当温度时，不但可以除去淬火钢的内部应力，又能调节硬度得到适当的强韧性，这种处理叫回火。依照回火之目的，可分为低温回火与高温回火两种。低温回火适用于淬火硬度需要相当高的情况下，将高碳钢加热于温度约200的低温，目的应于消除淬火所产生的内部应力。残留的沃斯田铁组织不易产生变化，

18、可维持相当高的硬度。高温回火适用于构造用钢，将其加热在温度500600之间使其组织变为有韧性的糙斑铁。此时可兼顾钢材的韧度和硬度。（图4）麻淬火之图解（图5）麻回火之图解（图6）回火与机械性能之变化图6为含碳量为045%的中碳钢，在不同回火温度下的机械性质。对于施行一次回火，不能得到满意的机械性质的钢料如高合金钢及高速钢，可施行23次的返复回火。表面处理表面处理是指以加热或化学处理的方法，使钢料表面增加硬度到达某一深度。其方法有渗碳、高周波及火焰淬火、氮化及电镀。分别叙述如下。渗透淬火低碳钢或表面淬火钢(低镍钢、低镍铬钢等低碳合金钢)在适当的渗碳剂中加热，使表面起渗碳到某一深度，使成高碳的状态

19、的表面硬化法。在渗碳剂中以850900加热810小时，则钢料表面起渗碳约2mm的深度。渗碳完后再施以淬火处理，使渗碳部份硬化。若有不想渗碳的部份，可预先镀铜以防止。一般渗碳剂可分为固体渗碳、气体渗碳与液体渗碳等三种。固体渗碳的渗碳剂使用木炭、焦炭等固体。以木炭粉为主，加入2030%的碳酸钡、碳酸钠等促进剂。气体渗碳的渗碳剂为气体，主要为一氧化碳或甲烷碳化氢，渗碳浓度容易调节，可使渗碳均匀。渗碳能力大，不只表面，连心部也可均匀渗碳。液体渗碳的渗碳剂为溶融的氰化物，将钢加热到AC1变态点以上而渗碳。通常薄层硬化是浓度较高的氰化钠盐浴中作低温(850900)处理，而厚层硬化以浓度较低的氰化钠盐浴作高

20、温(900950)的处理。高周波硬化藉高周波感应电流将钢料表面急热，在到达淬火温度后，用适当的冷却剂急冷，称为高周波淬火。主要用于需具强韧及耐磨耗的机械性质的模具零件，如导销、复归销、斜销等等。含碳量0405%的碳钢，或合金钢皆适用于本方法。火焰淬火以氧气-乙炔火焰将钢料表面急速加热到淬火温度，再以水急速冷却而使表面硬化。本方法的特色在于只将外周表面淬火硬化，因此淬火应变小，可应用于各种形状及大小的钢制品。淬火方法大致分别有两种。全面同时淬火法适用于较小面积的处理。全面同时加热，然后对此加热到淬火温度的面进行冷却以硬化之。移动淬火法大面积不适宜用全面同时淬火法，乃改用顺序移动加热及冷却的组合吹

21、管，以行加温冷却全面积。也可应用于不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面，可增高耐磨性，延长模具寿命。氮化氮化是在氨气或含氨的媒体中加热，增加氮含量而将钢表面硬化的方法。加热温度高时，硬度减低，但氮化深度加深。氯化时间取决于所需氮化深度，大约是50小时05mm，标准是100小时07mm。镀锡或镀镍的部份，可以防止氮化。氮化用钢，其标准成份大约是碳035045%、铝1013%、铬1318%、钼05%以下，此时的氮化温度500500，表面硬度为HRC6770，为一非常硬的氮化层。氮化法依其媒剂可分为气氮化、液体氮化、软氮化(低温盐浴氮化法)。气体氮化法被处理的料件装于氮化箱内，放入于炉中，通入

22、氨气，温度为500550左右，氮化时间为50100小时。此种方法为低温处理，使热处理变形接近于无。液体氮化法液体氮化法与液体渗碳法之不同点，在于本法是在AC1变态点以下加温而渗碳法却在AC1以上，且本法所用之盐浴含较高的氮量而较少的碳量。将氰化钠盐与氰酸盐和碳酸盐适当混合，加温到560，将料浸入约23小时，即可形成薄层的氮化层，可增耐磨耗性，防止烧焦及耐疲劳性。软氮化法此种方法使用于氰化钾(KCN)等的盐浴槽中，温度在520570的低温。其处理与液体渗碳法相同，唯温度较低，且其硬度约只为气体渗氮的一半，故称为软氮法。氮化时间较气体氮化法为低，约12小时。此种方法处理的低碳钢、中碳钢其硬度增加有

23、限，约可达到HRC5359。但其耐磨耗性与耐疲劳性显着增加。离子氮化法(Iron-Nite)为了改进气体氮化法(硬氮化)，处理时间长、效率低，最外层的氮化物很脆等缺点。德国的Berkard berghaus发明离子氮化法。离子氮化法首先企业化的是西德的Klockner Ionon Gmbh。其方法是将待处理的工作装入电氮化炉内(图7)，首先将炉内排气至10-210-3T后导入N2气体(或N2+H2混合气体)，使炉内保持所需要之处理气压(通常10-410Torr)。以炉本体作正极，处理工作作负极，将两极间施加500V1000V的直流电压，炉气便因辉光放电而电离化(即气体被离子化而成正离子向负极的处理工作表面冲击)，处理工作表面受到加热，同时氮化也因此而进行。（图7）离子氮化装置构成概略图（图8）离子氮化之处理循环处理温度与一般的氮化温度一样，通常在480570的温度范围内。温度的控制系以辐射高温计测定温度而以电流值控制之，表面氮气浓度可改变炉内充填的混合气体(N2+H2)的分压比而调整之。参图8离子氮化之处理循环。参图9，可知硬化的反应程序，是由于在正负两极间的高电压，会使氮气炉产生辉光放电，在（图9）离子氮化之反应程序（图10）离子氮化处理后各种材料的硬度分布曲线图10(续)电离气中生成之氮离子便向工作表面快速冲撞，