塑胶模具钢在化工业业中日趋成为产业支柱

　　随着石油化工工业的发展，塑料已成为重要的工业原材料，但是由于不同类型的塑料制品对模具钢的性能要求有差异，因此在塑料模具领域中已形成了专用塑料模具用钢系列，包括碳素结构钢，渗碳型塑料模具钢，预硬型塑料模具钢……

　　工程塑料是以合成树脂为主要成分的高分子工程材料。由于它具有质轻、耐蚀、绝缘、减摩、美观、自润滑、成型工艺简单、生产效率高等特点，已广泛用于机械的次要受力件和部分主要受力件。诸如镜片、光盘、磁带盒、仪表壳、灯罩、舱盖、风档、液面剂等透明塑料;插头插座、电讯器件、线圈架、接线板、集电环等绝缘件;贮槽、管道、泵阀、化工容器等耐蚀件;轴承轴瓦、蜗轮蜗杆、齿轮凸轮、活塞环、联轴器等减摩件和传动件以及手柄手轮、油管垫片、保温管和包装材料等通用件都能用工程塑料来制造。塑料制品已广泛应用于汽车、家电、化工、仪表、电讯、建材、军工等行业，世界已进入了以塑代钢的新时代。

　　为了适应和满足上述产品的成型要求，根据不同模具类型和模具零件的性能需要，塑料模具用钢应具有如下特性：强度、硬度、耐磨、耐热、耐蚀等使用性能;良好的抛光性、尺寸稳定性、易于氮化和热处理变形小等工艺性能;良好的导热性和小的线涨系数等物理性能。

　　纯净和均匀是塑胶模具钢冶金质量的两大要素。纯净指钢中的氢、氧、氮等有害气体和有害元素磷、硫以及非金属夹杂物应达到一定的允许含量和级别。均匀指化学成分均匀，偏析小，第二相粒子和夹杂物呈小、匀、圆弥散分布。纯净和均匀可以通过炉外精炼(LF等)、真空除气(VD)、大气自耗电极电渣重熔(ESR)、超净提纯(ESRR)、真空自耗电极重熔(VAR)等冶炼工艺，足够锻造比的镦锻与轧制，组织细化的预先热处理来得到保障。模具制造厂应根据零件的具体要求选择不同质量和价格档次的模具用钢。塑料模具用钢低倍组织酸浸试片不得有目视可见的缩孔、夹杂、气泡、发裂和分层。中心疏松和偏析达到相应级别。

　　可以用内柔外刚来形容对模具零件的使用要求。内柔是指零件基体(心部)应该具有一定的屈服强度，相应的硬度和韧性指标，防断裂、耐冲击、不产生塑料变形。外刚是指零件表面应该有更高的硬度，耐磨损、抗咬合、防擦伤、拒腐蚀。为了提高表面硬度、常采用表面强化工艺，如渗碳、碳氮共渗、渗硼等化学热处理;镀层和物理涂层等。温度超过850oC的中、高温下进行的化学热处理，由于受淬火变形的困扰，上述工艺不常在塑料模具零件上采用。经常采用的是在560oC左右进行的渗氮化学热处理。这是因为：处理温度相应较低，可以确保基体硬度不下降;渗层具有较高的硬度值;处理后零件变形小;渗层厚度和深度可以通过工艺参数的调整进行控制;渗后不增加零件尺寸;与基体具有较强的结合力渗层不脱落;渗层具有低的脆性等级，可以反复多次补渗;可以通过退氮消除硬化层方便维修。

　　渗氮也称为氮化，随钢中含碳量的增加，对氮化层硬度和渗层深度的增加是不利的。单就氮化的要求而言，钢中含碳量应以0.3%左右为宜，钢中还应有与氮亲合力较强的铬、钼、铝合金元素，其中铬钼总量以3%为佳。有些塑料模具专用钢，如3Cr2Mo、10CrNi3MoAlcu等在进行钢种化学成分设计时，就考虑到了有利氮化的合金化特点。氮化在业内有硬氮化和软氮化两种说法。无论哪种氮化方法，氮化层都可以由两部分组成：一部分是最表面的化合物层(也称白亮层)，它应是Fe2-3N的ε相，另一部分是次表层的扩散层面(也称过渡层)。是Fe4N的r’相与基体的混合组织。硬氮化指的是通氨气体氮化和离子氮化。通氨气体氮化时间较长、渗层较深(一般在0.30左右);软氮化是氮碳共渗，时间不长，渗层较浅(一般在0.10以内)。它又有气体软氮化和液体软氮化之别。