1 引言

一般把注射模按使用壽命的長短人五級：一級在百萬次以上、二級是50萬~100萬次、三級30萬~50萬次、四級在10萬~30萬次、五級在10萬次以下。一級與二級模具都要求用熱處理硬度在50HRC左右的鋼材，否則易于磨損，注射出的產(chǎn)品易超差，故所選的鋼材既要有較好的熱處理性能，又要在高硬度的狀態(tài)下有好的切削性能，當然還有其它方面的考慮。

2 注射模材料應滿足的條件及要求

2.1 滿足工作條件要求

(1)耐磨性。塑料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與塑料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好，另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關。

(2)強韌性。模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。模具的韌性主要取決于材料含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。

(3)疲勞斷裂性能。模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂、接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。

(4)高溫性能。當模具的工作溫度較高時，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。

(5)耐冷熱疲勞性能。有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，這類模具應具有較高的耐冷熱疲勞性能。

(6)耐蝕性。塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，增加其表面粗糙度值，加劇磨損失效。

2.2 滿足工藝性能要求

模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。

(1)可鍛性。具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。

(2)退火工藝性。球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。

(3)切削加工性。切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度值低。

(4)氧化、脫碳敏感性。高溫加熱時抗氧化性能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。

(5)淬硬性。淬火后具有均勻而高的表面硬度。

(6)淬透性。淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。

(7)淬火變形開裂傾向。常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。

(8)可磨削性。砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。

2.3 滿足經(jīng)濟性要求

在給模具選材時，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進口材料。另外，在選材時還應考慮市場的生產(chǎn)和供應情況，所選鋼種應盡量少而集中，易購買。

3 國際上常用鋼材

(1)中碳鋼(又稱為黃牌)國際代碼AISI 1050，日本代碼JIS S50C，出廠硬度170~220HB(相當于17~20HRC)，材料特性：材料硬度低、韌性好、拋光性能差、不耐磨、不耐腐蝕、 鋼材易生銹、價格低廉，主要用于做模坯或不重要的零件以及試驗模。熱處理要求：熱處理只能通過滲碳的方法使材料表面硬度達到52~56HRC，不能使用淬火和氮化的熱處理方式。加工要求：切削加工方便。

(2)鉻鎳合金鋼(又稱為P20料)。材料特性：ASSAB公司共生產(chǎn)3種P20料，為718S、718H、618。P20料硬度高，韌性好，抗拉性強，但是不耐腐蝕，耐磨性差。其中718H為718S料出廠前通過材料熱處理獲得，其中618料是這3種料級別最低的，相當于GS2311料，拋光性能差，生產(chǎn)壽命在10萬次以下。718S和718H料拋光性能好，可用于透明熱拋光模，其中718H的拋光性能高于718S。這兩種料的生產(chǎn)壽命為30萬次。熱處理要求：整個P20，材料在鋼材出廠前均經(jīng)過預硬處理，都不再宜于淬火處理。P20料淬火容易爆裂，只能進行表面氮化處理，氧化的要求為表面0.1mm，硬度為65~68HRC。加工要求：P20料切削加工性能一般，當P20材料最小尺寸大于300mm時，如果在加工過程中存在大量線切割或電火花放電加工工序時，在線切割或電火花放電加工完成后，必須理做一次回火。

(3)不銹鋼材料(又稱為420料)。國際代碼：AISI420，歐洲代碼：DIN1.2316、DIN1.2083。材料特性：ASSAB公司共生產(chǎn)6種420料，為168、S136、S136H、S136SUP、S136H SUP、POLMAX。他們各自的特點不同，從耐腐蝕性來說，從強到弱的排裂是：POLMAX>S136H SUP>S136SUP>S136H>S136>168;從拋光性能來說，從強到弱的排列是：POLMAX>S136>S136H>S136 SUP>S136H SUP>168。其中POLMAX可以加工各種光學鏡頭模具，S136和S136H適應加工高酸性條件下的模具。熱處理要求：ASSAB公司出廠的168/S136H/S136H SUP無須淬火，只能氮化S136/S136SUP/POLMAX材料必須熱處理，淬火到53HRC，不能再進行表面氮化。加工要求：S168材料熱穩(wěn)定性差，盡量避免放電加工工藝，確實不能避免，請在放電加工后，做好回火工藝。當S136/S136 SUP/POLMAX材料最小尺寸大于300mm時，如在熱處理后再進行大量放電加工，在加工后必須再次安排一次回火工藝。

(4)熱作工具鋼(又稱為H13料)。國際代碼：AISI H13。材料特性：H13料的最大特點是耐磨性好，材料的淬透性優(yōu)異。材料熱處理后，大大提高工件的使用壽命。熱處理要求：8407和8402的熱處理最大硬度達52HRC。如果零件的最小尺寸大于300mm時，熱處理后的硬度應該控制在50HRC以內(nèi)。加工要求：當8407/8402材料最小尺寸大于300mm時，并在熱處理后再進行大量放電加工，在放電加工后必須再次安排一次回火去應力的工藝。

上海松江模具設計公司建議：選擇塑膠模具鋼材時需要綜合考慮硬度、韌性、耐腐蝕性、加工性能和價格等因素，根據(jù)具體的模具使用要求和經(jīng)濟實際情況進行選擇。

1：“718#/718H”此材料通常在制作比較大型的模具，注塑量比較少的模具選用此材料做模芯。

2：“738#”此材料通常用在制作和膠位，模芯不相關的模具配件，如行位鏟基。

3：“DF2”此材料通常用在和膠位，模芯不相關，但有對材料的硬度（HRC45-48）要求較高（因為要耐磨）如行位壓塊，耐磨塊。

4：“青銅（BRONZE）”此材料通常是為了解決模具上磨擦比較嚴重，但又為了減少模具配件的磨損，而做的一個定位導向的工件，如斜頂導向塊。

5：“S50C”通常用在模具外部的一些配件，對材料的硬度變形要求不是很高的工件，如撐頭，吊模板。

6：“2083”通常用在模芯里但不和膠位接觸的工件，但對材料的硬度要求高（HRC48-52），如鑲通殼模芯的固定板。

7：“S136”通常用在對模具的使用壽命，產(chǎn)品的外觀要求較高的模具的模芯，硬度（HRC48-52）如手機模的模芯。

8：“8407”通常用在模具上比較細長/細小的配件。對材料的硬度/變形/等要求較高（HRC48-52）如斜頂。

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