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塑料模具材料的研制與應(yīng)用
3已納入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的塑料模具鋼簡(jiǎn)介
3.1已納標(biāo)的塑料模具專(zhuān)用鋼
經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)多年來(lái)的研制和吸收外國(guó)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),形成的塑料模具鋼專(zhuān)用系列已分別納入有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,包括:
(1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB1299—85合金工具鋼。
(2)機(jī)電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):JB/T6057—92塑料模具成型部分用鋼及其熱處理。
(3)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YB/T094—1997塑料模具用扁鋼。
(4)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YB/T107—1997塑料模具用熱軋厚鋼板。
(5)冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):YB/T129—1997塑料模具鋼模塊。
上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)鋼號(hào)詳見(jiàn)表1。
3.2我國(guó)研制的已納標(biāo)的借用塑料模具鋼
根據(jù)需要,塑料模具也可借用其它標(biāo)準(zhǔn)的一些鋼種來(lái)制造。例如:
(1)“GB1299—85合金工具鋼”中的冷作模具鋼和無(wú)磁鋼可用于制作最終淬硬的高耐磨塑料模具,如Cr4W2MoV、6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、5Cr4Mo3SiMnVAl、7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼。
(2)“JB/T6058—92沖模用鋼及其熱處理”中的微變形高耐磨鋼7CrSiMnMoV等。
4未納入標(biāo)準(zhǔn)的新型塑料模具專(zhuān)用材料
近年來(lái)國(guó)內(nèi)有關(guān)單位為了不同用途的模具的需要,研制了多種新型塑料模具材料供試用。已發(fā)表的舉例如下:
4.1華中理工大學(xué)研制的新鋼種
(1)P20BSCa屬大截面易切削預(yù)硬鋼,它是在P20鋼的基礎(chǔ)上增加適量的Mn及加入微量的V、B而制成。具有良好的淬透性、高的強(qiáng)韌性,特別適合于大型或超大型塑料模具的使用[5,12]。
(2)P20SRe屬易切削預(yù)硬鋼,它是在P20鋼的基礎(chǔ)上增加適量的Mn而制成。可滿足大截面塑料模具鋼的常規(guī)性能要求[13]。
(3)FT屬易切削非調(diào)質(zhì)微合金化鋼,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(w%):0.21C-2.0Mn-1.0Cr-0.1V-0.04Ti-0.05Al+微量S-Ca-Re。該鋼不需作調(diào)質(zhì)處理,經(jīng)鍛軋后空冷,可獲得細(xì)化的B/F復(fù)相組織,即可達(dá)到所需的預(yù)硬硬度30~38HRC,生產(chǎn)成本低,具有良好的強(qiáng)韌性和拋光性能[9]。
(4)0Cr4NiMoV(LJ)屬冷擠壓成型鋼。模具精度高、表面質(zhì)量好,適用于具有復(fù)雜型腔的模具[7,14]。
(5)TG2屬塑料模具標(biāo)準(zhǔn)頂桿專(zhuān)用鋼,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(w%):0.56C-1.4Cr-0.25Mo-V,Mn、Si適量。熱處理為整體淬火加中溫回火,并可再加以表面淬火或滲氮[15]。
(6)25CrNi3MoAl(低S)屬低鎳時(shí)效硬化高精密鏡面塑料模具鋼,用于高精度長(zhǎng)壽命的模具、透明塑料用模具[2,7]。該鋼原設(shè)計(jì)含≤0.03%S,但在納入YB/T094—1997標(biāo)準(zhǔn)時(shí),改為含≤0.100%S。
4.2上海材料研究所研制的新鋼種
(1)10Ni3MnCuAlMo(PMS)鋼屬馬氏體析出硬化型鏡面塑料模具鋼,分為低硫鋼和含硫鋼2種。淬透性高,經(jīng)固溶及時(shí)效處理后,預(yù)硬硬度為30~45HRC,具有良好的綜合性能和鏡面加工性能,且變形極少。還適宜進(jìn)行滲氮,其時(shí)效溫度與滲氮溫度相近,故滲氮時(shí)可同時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理。用于要求有高鏡面的精密模具,例如光學(xué)透明塑料鏡片模具[2,16]。
(2)0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)鋼屬馬氏體時(shí)效析出硬化不銹鋼,在鋼中添加了特殊元素鋯(0.3%Zr),能細(xì)化晶粒、提高鋼在含有氟氯離子或鹵化物腐蝕介質(zhì)環(huán)境中的耐腐蝕能力,其耐蝕性大大優(yōu)于美國(guó)17-4PH鋼。該鋼經(jīng)固溶和時(shí)效后,具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,變形小,切削加工性及表面拋光性好。用于高硬度、耐腐蝕的精密塑料模具[17]。
表1我國(guó)塑料模具鋼牌號(hào)對(duì)照和特性
GB 1299—85 | JB/T 6057—92 | YB/T 094—1997 | YB/T 107—1997 | YB/T 129—1997 | 相近于國(guó)外牌號(hào) | 鋼的類(lèi)型和特性 |
20 | 日 JIS-S20C | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
20Cr | 美 AISI-5120 | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
45 | SM45 | SM45 | SM45 | 日 JIS-S45C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | |
SM48 | 日 JIS-S48C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||||
SM50 | SM50 | SM50 | 日 JIS-S50C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||
SM53 | 日 JIS-S53C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||||
SM55 | SM55 | SM55 | 日 JIS-S55C | 正火、調(diào)質(zhì)鋼 | ||
40Cr | 美 AISI-5140 | 調(diào)質(zhì)鋼,預(yù)硬化鋼 | ||||
SM1CrNi3 | 美 ASTM-P6 | 冷擠壓、滲碳淬硬鋼 | ||||
3Cr2Mo | 3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | SM3Cr2Mo | 美 ASTM-P20 | 預(yù)硬化鋼(通用型) |
3Cr2NiMnMo | SM3Cr2NiMo | SM3Cr2 -Ni1Mo | SM3Cr2 -Ni1Mo | 瑞典 ASSAB-718 德 GS-738 | 預(yù)硬化鋼(大型、精密復(fù)雜、鏡面拋光) | |
SM2CrNi3 -MoAl1S | (我國(guó)研制) | 易切削時(shí)效硬化鋼(高精密、復(fù)雜) | ||||
SM4Cr5MoSiV | 美 ASTM-H11 | 調(diào)質(zhì)鋼,預(yù)硬化鋼 | ||||
SM4Cr5MoSiV1 | 美 ASTM-H13 | 調(diào)質(zhì)鋼,預(yù)硬化鋼 | ||||
SMCr12Mo1V1 | 美 ASTM-D2 德 GS-379 | 高碳高合金工具鋼(高硬度、高耐磨) | ||||
2Cr13 | SM2Cr13 | 日J(rèn)IS-SUS420J1 | 耐腐蝕鋼 | |||
3Cr17Mo | SM3Cr17Mo | 德 GS-316 | 耐腐蝕鋼,高耐磨 | |||
4Cr13 | SM4Cr13 | 德 GS-083 | 耐腐蝕鋼,高耐磨 | |||
1Cr18Ni9 | 美 AISI-302 | 冷擠壓、高耐腐蝕鋼 | ||||
5CrNiMnMoVSCa | (我國(guó)研制) | (見(jiàn)注1) | ||||
8Cr2MnWMoVS | (我國(guó)研制) | 易切削預(yù)硬化高碳鋼(精密、鏡面拋光) | ||||
T10(A) | 日 JIS-SK4 | 高碳工具鋼 | ||||
CrWMn | 日 JIS-SK31 | 高碳工具鋼 | ||||
9SiCr | 德 DIN-90CrSi5 | 高碳工具鋼 | ||||
9Mn2V | 德 DIN-90MnV8 | 高碳工具鋼 |
注:①5CrNiMnMoVSCa鋼是我國(guó)研制的高效新鋼種,屬易切削預(yù)硬化精密塑料模具鋼。在預(yù)硬狀態(tài)下(36~48HRC),具有良好的綜合力學(xué)性能、耐磨性能、等向性能、切削性能和鏡面拋光性能。用于大、中、小型高精度模具,例如收錄機(jī)、洗衣機(jī)等塑料的模具,其質(zhì)量和使用壽命達(dá)到進(jìn)口模具的先進(jìn)水平。[2,8,11]②高碳鋼是在退火態(tài)下粗加工,然后淬火低溫回火至高硬度,再精加工。獲得高的耐磨性和鏡面拋光性。
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