举例说明时效硬化型塑料模具钢模具的热处理

塑料模具及其零件用钢的范围非常广泛，如碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、渗碳钢等，但作为塑料模具专门用钢（钢号前缀SM）并已纳入标准的仅有十多个，即SM45、SM50、SM55、SM1CrNi3、SM3Cr2Mo、SM3Cr2NilMo、SM2CrNi3MoAllS、SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiVl、SMCr12Mo1Vl、SM2Cr13、SM3Crl7Mo、SM4Cr13、SM48、SM53等,  同时同时又研制开发了一系列专用的适应某些类型塑料模具要求的专用塑料模具钢。对于形状复杂、精密、长寿命的塑料模具，为了避免在热处理过程中产生变形，发展了一些时效硬化型塑料模具钢。这类钢在固溶处理后硬度较低（一般≤30HRC），便于切削加工，待模具成形后再进行时效处理（温度较低），模具便可获得较高的硬度和耐磨性。由于时效温度低、热处理变形小，可获得高精度的模具。

时效硬化钢塑料模具钢模具的热处理工艺一般分两步进行，首先进行固溶处理，即把模具毛坯加热到固溶温度，使各种合金元素溶人奥氏体中，完成奥氏体化后淬火获得马氏体组织，此时硬度较低便于机械加工；模具成形后进行时处理，利用时效强化达到模具所需要的力学性能。

固溶热处理是模坯，一般在箱式电阻炉即可进行。时效处理最好在真空炉中进行，如果在箱式电阻炉中进行，必须采取防氧化措施，以防模具表面氧化。

例1  PMS塑料模具钢的热处理

盒式录音带内盒模，采用PMS (l0Ni3Mn2CuA1Mo)钢制造，锻后模坯进行固溶处理。

固溶处理，用箱式电阻炉加热时温度为840～860℃，保温加热系数为2. 5 min/mm，固溶后空冷至室温，硬度为30～35HRC，其组织为贝氏体和低碳马氏体的双相混合组织，可以进行切削加工。由于固溶处理是在模具切削加工前进行的，从而避免了模具淬火变形。

模具在加工成形后进行时效处理。

时效温度490～500℃，保温时间6h，时效后硬度为38～45HRC，变形率<0.05%。

进行抛光后使用，其使用寿命可达80万次，高于进口模具使用寿命(50～60万次）。

例2  25CrNi3MoAl时效塑料模具钢胶木模的热处理

原来胶木模用CrWMn钢翻造，存在着淬火变形和韧性较差，在使用中易开裂，改用25CrNi3MoAl时效塑料模具钢制造，改善了模具的性能，提高了模具使用寿命。其热处理工艺如下：

锻后模坯进行高温固溶处理：固溶温度880℃，水冷，硬度为40～45HRC，其目的在于得到细小的板条状马氏体，以提高模具的强韧性。

高温回火处理：回火温度680℃，水冷。硬度24～28HRC。有人把高温回火称为二次固溶处理。高温回火后的模具由于从马氏体析出碳化物以及马氏体的多边形化，降低了钢的硬度，可进行切削加工成模具。

由于固溶处理工序是在模具加工前进行的，因此模具避免了淬火变形。时效处理：模具加工成形后进行时效处理，时效温度510～530℃，保温6h。时效后硬度> 40HRC。胶木模采用25CrNi3MoAl钢制造，热处理后变形较小，较CrWM钢模具使用寿命明显提高。

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资料来源：无锡市瀚超特殊钢有限公司合金模具钢营业部

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