碳素钢（简称碳钢）是指w(C)小于2.11%的铁碳合金。碳钢的价格低廉，冶炼方便，加工容易，具有良好的力学性能，一般在满足使用性能要求的前提下，选用钢材时首先考虑它，因而在机械制造中应用最为广泛。碳素钢并不是单纯的铁碳合金，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素。这些元素是在冶炼过程中不可避免地由炼钢原料带入的，通常称为常存元素，它们的存在会对钢的性能带来一定的影响。(1)锰  锰在钢中是有益元素。锰主要是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。在碳钢中锰大部分溶入铁素体，起到固溶强化的作用，提高了钢的强

由于硬质合金具有很高的热硬性和耐磨性，还有良好的热稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性，因而可用于制造某些热作模具。钨钴类硬质合金（通常制成镶块）可用于热切边凹模、压铸模、工作温度较高的热挤压凸模或凹模等。典型举例1：气阀挺杆热镦挤模，原采用3Cr2W8V钢制作，热处理后的硬度为49~52HRC，使用寿命0.5万次。后在模具工作部分零件采用YG20硬质合金镶块，模具寿命提高到15万次。应用于热作模具的还有奥氏体不锈钢钢结硬质合金和高碳高铬合金钢钢结硬质合金等。例如ST60钢结合金制热挤压模在960℃左右挤压纯铜时，其使用寿命

铁碳合金相图是表示在平衡条件（缓慢冷却或缓慢加热）下，不同成分的铁碳合金在不同温度下具有的组织或状态的图形。它是研究铁碳合金的组织、性能变化规律的基本工具，是合理选用钢铁材料、制定热加工工艺（热处理、锻造、铸造）的依据。由于w(C)大于6.69%的铁碳合金脆性很大，在生产中没有使用价值，所以我们只研究w(C)小于6.69%的铁碳合金。故铁碳合金相图也可认为是Fe-Fe3C相图。为了便于分析，将Fe-Fe3C相图中实用意义不大的左上角和左下角部分进行了简化，简化后的铁碳合金相图如图所示。   &n

塑料模具中具有许多单纯为了组成模具结构的零件，如注射大规模的座板、垫块等，一般采用碳结构钢。(1) Q235A钢  该钢为廉价的钢，用于注射模的动模及定模座板、垫块，压缩模的盖板等。(2) 45钢  该钢为产量最大用途最广泛的钢，可用于注射模的推杆固定板、侧滑块导轨、侧滑块体等。也可以用于制造形状简单的凸模型芯和凹模型腔。但其有效寿命——指保证精度的寿命不过5万~8万次，而且抛旋光性不良，不能抛到Ra0.4。调质后硬度不足而且硬化层浅。(3) 55钢&

在铝合金表面处理中干燥是一个必不可少的环节，不管是加工完成后或是经图文转移后都需要进行干燥处理。常用的干燥方法有自然干燥和加温干燥（也即是烘干）两种。1、自然干燥自然干燥适用于要求不高的铝本色氧化的工件或染色工件，这种方法由于不需要加热，所以干燥速率较慢。在南方由于环境温度较高，自然干燥也不失为一种节约干燥成本的方法。采用自然干燥时，经表面处理后的工件在清洗时一定要注意水质，以防止工件经干燥后出现印迹。2、烘干烘干是铝合金表面处理中最常用的干燥方法，按烘烤的温度不同可分为低温烘干、中温烘干和高温烘干。(1)低温烘干

非调质型预硬塑料模具钢通过合理的化学成分配比，不需要调质处理，经过锻、轧加工空冷后可实现预硬化，硬度一般为30~40HRC，不需要再进行调质处理。为改善可加工性能，有些钢中还添加了适量的P、S和Ca。该类钢可节约能源和生产成本，缩短生产周期，具有良好的应用前景。国内对非调质塑料模具钢的开发较晚，FT、2Cr2MnMoVS和2Mn2CrVCaS是近几年开发的新钢种。经锻、轧加工和空冷后，FT钢直径为Φ100mm圆钢的硬度可以达到30~35HRC。锻（轧）后直接得到要求的硬度，一般为30~40HRC。如我国的3Cr2M

易切削预硬型塑料模具钢包括5NiSCa、SM1、SM2、8Cr2。它们均含S或Ca，调质硬度为36~45HRC时，切削性能与调质态45钢相近。这四种钢除了用作各种塑料模外，还可用于胶木线路板冲孔模及精密冲裁模导向板。分别简单介绍如下：1、5NiSCa。热处理工艺：880~930℃油冷，550~680℃回火，硬度为30~45 HRC；可镀Cr、Ni，镜面抛光性能良好，适于制造透明塑料模具。2、SM1。热处理工艺：880~930℃油冷，550~680℃回火，硬度为30~ 45HRC：可镀Cr、Ni，还可渗氮。镜面抛光性

(1)机械加工性能优良  塑料模具型腔的几何形状非常复杂，而且要求加工深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位。钢材必须具有易切削的性能，在选择钢材时，如果其他条件都能满足，则这一条件是最后选定时的依据。(2)抛光性能优良  无论何种塑料模具，其型腔的允许表面粗糙度极小，几乎都要求能做到镜面光泽。而要达到镜面光泽，钢材必须具有≥38HRC的硬度，而硬度达到55HRC为最佳，要达到镜面光泽，首先钢材中的夹杂物要尽量少，而且不能有气泡存在，并且显微组织均匀。在大量生产中用的模具，表面

随着塑料制件种类的增加和质量要求的提高，以及塑料制件成型工艺趋向高速化、大型化、精密化和多型腔化，对塑料模具材料还提出了较高的加工工艺性能要求。1、锻造性能  材料的导热性好，在加热过程中容易内外热透。材料塑性好，变形抗力小，锻打时不易出现开裂，可锻性好。2、机械加工性能  塑料模具型腔的几何形状大多比较复杂，型腔表面要求质量高，难加工部位较多；因此，模具材料应具有优良的可加工性和磨削加工性能。对较高硬度的预硬化塑料模具钢，为了改善可加工性能，通常向钢中加入S、Pb、Ca、S

3Cr2Mo钢是引进的美国塑料模具钢常用牌号，也是GB/T  1299-2000《合金工具钢》中正式纳标的唯一一种塑料模具钢。1、化学成分及临界相变点。化学成分见表1。表1  3Cr2Mo钢的化学成分（质量分数，%）CSiMnCrMoP、S0.28～0.400.20～0.800.60～1.001.40～2.000.30～0.55≤0.030临界相变点：Ac1 770℃、Ac3 825℃、Ar1 640℃、Ar3 760℃、Ms 300℃、Mf 120℃。2、工艺性能。①锻造：加热温度110

1、化学成分及临界相变点。3Cr2NiMo钢是3Cr2Mo钢的改进型，是在3Cr2Mo钢中添加了质量分数为0.8%~1.2%的镍，其化学成分见表1。国内试制的P4410钢实际成分，与瑞典生产的P20钢改进型718钢一致。表1  P4410的化学成分（质量分数，%）CMnSiCrMoNiPS0.28～0.400.60~1.000.20～0.801.40~2.000.30～0.550.80～1.20≤0.020≤0.015临界相变点：Ac1 725℃、Ac3 810℃、Ms 280℃。2、生产工艺

25CrNi3MoAl钢属低镍无钴时效硬化钢，这是参考了国外同类钢的成分，并根据我国冶炼工业的特点及使用厂对性能的要求加以改进而研制的一种新型时效硬化钢，为我国时效硬化型精密塑料模具专用钢种填补了空白。1、化学成分及临界相变点。25CrNi3MoAl钢的化学成分见表1。表1    25CrNi3MoAl钢的化学成分（质量分数，%）临界相变点：Ac 1740℃、Ac3 780CC、Ms 290℃。2、力学性能。①硬度：25CrNi3MoAl钢经不同温度固溶及时效处理后的硬度分别见表2及表

选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。接下来小编主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。1、低碳钢及低碳合金钢制模具例如20、20Cr、20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。2、高合金渗碳钢制模具例如12CrN13A

8Cr2S属易切削精密塑料成型模具钢，是为适应精密塑料模和薄板无间隙精密冲裁模的需要而设计的，其成分设计采用了高碳多元少量合金化原则，以硫作为易切削元素。1、钢的特点①热处理工艺简便，淬透性好：空冷淬硬直径在Φ100mm以上，空淬硬度为61.5~62HRC，热处理变形小。当860~ 900℃淬火，160~300℃回火时，轴向总变形率<0.09%，径向总变形率<0.15%；②可加工性能好：退火硬度为207~ 239HBW，切削加工时，可比一般工具钢缩短加工工时1/3以上。硬态40~ 45 HRC时，用高速

5NiSCa属易切削高韧性塑料模具钢，在预硬态(35~45HRC)韧性和切削加工性良好；镜面抛光性能好，表面粗糙度Ra可达0.2~0.1μm，使用过程中表面粗糙度保持能力强；花纹蚀刻性能好，清晰、逼真；淬透性好，可作型腔复杂、质量要求高的塑料模。该钢在高硬度下(> 50HRC)，热处理变形小，韧性好，并具有较好的阻止裂纹扩展的能力。1)化学成分及临界相变点。5NiSCa钢采用中碳加镍，其主要化学成分见表1。    表1    5NiSCa钢

时效硬化型塑料模具钢的共同特点是含碳量低、合金度较高，经高温淬火（固溶处理）后，钢处于软化状态，组织为单一的过饱和固溶体。但是将此固溶体进行时效处理，即加热到某一较低温度并保温一段时间后，固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物，从而造成钢的强化和硬化。并且，这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小。因此，采用此类钢制造塑料模具时，可在固溶处理后进行模具的机械成形加工，然后通过时效处理，使模具获得使用状态的强度和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。此外，此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔，钢的纯净度高，所以镜面抛

所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到模具使用态硬度。这类钢的特点是在硬度30~40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等加工，精加工后可直接交付使用，这就完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。我国近年研制的预硬化型塑料模具钢，大多数是以中碳钢为基础，加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题，通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素，以改善可加工性能，从而制得易切削预硬化钢。有些预硬化钢可以在模具加工成型后进行渗氮处理，在不降低

1、时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。2、固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2~2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。3、时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模膛表面氧化，炉内需通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱

常用的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如T7A、T8A）、低合金冷作模具钢（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、CH-1钢）、Cr12型钢（如Cr12MoV钢）、高速钢（如W6Mo5Cr4V2钢）、基体钢和某些热作模具钢等。这些钢的最终热处理一般是淬火和低温回火（少数采用中温回火或高温回火），热处理后的硬度通常在45~50HRC以上。碳素工具钢仅适用于制造尺寸不大，受力较小，形状简单以及变形要求不高的塑料模；低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模；Cr12型钢适用于制造要求

渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成型的塑料模。为了便于冷挤压成型，这类钢在退火态须有高的塑性和低的变形抗力，因此，对这类钢要求有低的或超低的含碳量，为了提高模具的耐磨性，这类钢在冷挤压成型后一般都进行渗碳和淬回火处理，表面硬度可达58~62HRC。此类钢国外有专用钢种，如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁（如DT1和DT2）、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢，以及国内最新研制的冷成型专用钢IJJ。(1) LJ钢1)化学成分。表4-10是LJ钢的化学成分。表1 &n