当前位置:首页 >> 模具材料专业委员会 >> 热点话题与洞察 >>详细内容

不锈钢在模具材料中的应用

来源:       时间:  2017-11-20 09:21
      不锈钢是指在空气或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金,有马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢等类型,经过多年的发展,其耐蚀性、加工性和强度都远远超过其他材料,而且随着锻造工艺的发展,不锈钢可以获得多种形状。
      模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。随着模具工业的发展,模具工作的环境对模具材料的性能要求越来越高,这就要求模具必须具有防腐蚀性能、无磁性、耐高温、耐蚀、抗氧化性和高耐磨性等特殊性能。模具的材质主要分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢等。 
     不锈钢的上述特点能够满足模具材料日益发展的要求,因而各类不锈钢在模具材料中的应用也愈加广泛。
        
1 热作模具用不锈钢
    奥氏体不锈钢含有MnNi等奥氏体形成元素,同时加入一定量的CCr等元素,从而使得奥氏体变形更加稳定,并始终保持奥氏体组织。由于其耐高温、耐蚀、抗氧化,因此可以用作热作模具的材料,目前已经得到了一定的应用。其典型的钢种为0Cr14Ni25Co2V4Cr14Ni14W2Mo
    0Cr14Ni25Co2V4Cr14Ni14W2Mo钢属于Cr-Ni系奥氏体不锈钢,其优点是组织比较稳定,在加热和冷却过程中均不发生相变,具有很高的高温强度和耐热性。缺点是线胀系数大,导热性差,降低了钢的热疲劳性能,不适宜作为强烈水冷的模具材料。
    另外,4Cr14Ni14W2Mo钢在650℃以下有良好的机械性能且抗氧化性好,可以蠕变成形模、强腐蚀性的玻璃成形模以及压铸用型芯等热作模具。     
   
2 冷作模具用不锈钢
    不锈钢材质的冷作模具主要是无磁冷作模具。这种模具在强磁场中不会被磁化,保证了磁性制品在生产过程中即使被磁化,但仍然容易脱模,从而有效的保证了生产的正常进行。
    无磁模具钢主要为奥氏体不锈钢。奥氏体型不锈钢模具材料有1Cr18Ni9Ti,该钢具有较高的抗晶间腐蚀性能,在各种状态下都能保持稳定的奥氏体组织,在强磁场中不产生磁感应,因此用来制造无磁冷作模具钢。另外,其强度和其他力学性能因时效处理,均有所提高,同时一般还需要进行氮化处理,来保证无磁冷作模具的耐磨性。

3 塑料模具用不锈钢
    塑料模具的材质通常要具有较高的硬度、强度和耐磨性能,同时在一些特殊的工艺中,还要求一定的耐蚀性。用于塑料模具的不锈钢主要为马氏体不锈钢。
3.1 沉淀硬化马氏体塑料模具钢
    对于要求高硬度和高加工性能(如抛光性能)的不锈钢塑料模具钢,常使用沉淀硬化马氏体不锈钢最为模具的材质。此类不锈钢主要有: 0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17NiAl0Cr12Ni4Mn0Cr15Ni7Mo4Al1Cr14Co13Mo5V5Mo3Al等。
    0Cr17Ni4Cu4Nb是其中典型的代表钢种之一。此钢种碳含量低,耐腐蚀性优于马氏体不锈钢,而接近于奥氏体不锈钢。同时,在热处理后0Cr17Ni4Cu4Nb模具的硬度可达到40HRC
   与其他类型马氏体塑料模具钢类似,为了提高模具的表面硬度和耐磨性,此类型的模具可采用离子氮化表面处理,表面硬度可达900HV以上,可以大大延长塑料模具的使用寿命。
   因此,沉淀硬化马氏体不锈钢主要用于制造耐腐蚀、高精度的塑料模具。
3.2 低碳高铬马氏体塑料模具钢
    此类马氏体塑料模具钢的代表钢种为1Cr17Ni2。它的强度、硬度较高,耐磨性好,具有较好的强度和韧度配合,而且有较高的耐腐蚀性能;对于氧酸类(一定温度、浓度的硝酸,大部分的有机酸)以及盐类的水溶液有良好的耐蚀性,耐蚀性能优于4Cr13
    另外,通过渗氮处理,可以提高塑料模具的耐磨性、抗咬合能力和使用寿命。因此,低碳高铬马氏体塑料模具钢主要用来制造高耐蚀性、高精度的塑料模具。
3.3 中碳高铬马氏体塑料模具钢
    此类塑料模具钢的典型材质为4Cr13中碳马氏体不锈钢,其硬度要求在50-55HRC左右,有较高的硬度和耐磨性,且抗大气和水蒸汽腐蚀。   
    由于4Cr13的淬透性良好,对于小型塑料模具,淬火时可用空气冷却,以减少模具的热处理变形;而对于尺寸较大的塑料模具可采用油淬。它适宜制造高耐磨及腐蚀介质作用下的塑料制品的模具。 
    
3.4 高碳高铬马氏体塑料模具钢
    对于要求较高硬度、较高耐磨性的耐蚀塑料模具可选择高碳高铬型不锈钢,如9Cr18Cr18MoVCr14MoCr14MoV等。
    常用的高碳高铬马氏体不锈钢材质为Cr14MoV,其含碳量为1.0-1.15%,该钢具有较好的淬透性,经热处理后硬度可达到60 HRC。该钢具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性,高温硬度也较高,适宜制造在腐蚀介质作用下承受高负荷、高耐磨的塑料模具。

模具行业“十四五”发展纲要   100元/本     联系电话:010-88356463 更多
首页 | 协会概况 | 协会工作 | 联系我们
中国模具工业协会主办唯一官方网站
中国北京海淀区首体南路20号国兴家园四号楼505,506室  邮编: 100044
电话:010-88356463  传真:0086-10-88356461
电子邮件:cdmia@cdmia.com.cn
网站:http://www.cdmia.com.cn
京公网安备11010802040758号   京ICP备17039305号-1
版权所有中国模具工业协会,未经同意请勿转载