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低碳马氏体在塑料模具中的应用

 1　低碳马氏体渗碳型塑料模具钢

    低碳钢、低碳合金钢模具在成形后进行渗碳、淬火和低温回火，使模具表面得到高碳细针状回火马氏体+颗粒状碳化物+少量残留奥氏体，心部组织主要为低碳马氏体。从而保证了模具表面具有高硬度(58HRC～62HRC)、高耐磨性，而心部具有较高的强韧性(30HRC～45HRC)，用于制造各种要求耐磨性良好、形状复杂、承受载荷较高的塑料成形模具。

    2　超低碳冷挤压成型塑料模具钢

    国外广泛应用超低碳钢冷挤压成型工艺方法制造塑料模具。由于需要冷挤压成型，除碳含量较低外，经软化退火后，硬度较低(≤160HBS，挤压复杂型腔时≤130HBS)，特别适合于冷塑性变形。这类钢在冷挤压成型后进行渗碳、淬火、回火。因此具有生产效率高、制造周期短、模具精度高等优点。典型的钢种有美国P系列低碳模具钢、德国X6CrMo4钢(≤0.07%C，质量分数，下同)和国产LJ-08Cr3NiMoV钢(≤0.08%C)。

    3　低碳马氏体钢(≤0.25%C)强韧性型塑料模具钢

    低碳马氏体钢包括低碳碳素钢和低碳合金钢经低碳马氏体强烈淬火处理后，得到强韧性较高的低碳马氏体组织，代替中碳钢调质处理或低碳钢渗碳、渗氮处理，适用制造各种塑料模具，可显著缩短模具制造周期，降低制造成本，提高使用寿命，在塑料模具热处理中广泛应用。

    4　低碳马氏体时效硬化型塑料模具钢

    (1)低碳马氏体时效硬化钢　

    该钢具有较高的屈强比，良好的切削加工和焊接性能和热处理工艺简单等优点。典型钢种是超低碳18Ni钢系列(≤0.03%C)，由于18Ni钢价格昂贵，在国内很少使用。近年来开发的06Ni6CrMoVTiAl(简称06钢，≤0.06%C)，属低镍、低碳马氏体时效硬化钢。该钢经800℃～880℃加热，水或油冷却固溶处理，(500～540)℃×(4～8)h时效处理后的组织为低碳马氏体+析出强化相Ni3Al、Ni3Ti、TiC和TiＮ，硬度为42HRC～45HRC，屈服强度1100MPa～1400MPa。06钢通常用来制作的收录机磁带盒模具，其平均寿命>110万件，是一种有发展前途的钢种。

    (2)国产低碳马氏体析出(沉淀)硬化钢　

    典型钢种为25CrNi3MoAl和10Ni3MnCuAl(简称PMS)，适用于制作对变形率要求<0.05%，镜面要求或表面要求光刻花纹工艺的精密镜面塑料模具。其中25CrNi3MoAl钢经830℃固溶处理后，硬度可达50HRC，540℃×4h时效处理后，硬度为39HRC～42HRC；PMS钢经870℃×1h固溶处理，510℃×4h时效处理后金相组织为低碳马氏体基体上弥散分布大量细小金属间化合物，其硬度为40HRC～43HRC，抗拉强度为1000MPa～1300MPa。

    5　低碳马氏体耐蚀型塑料模具钢

    (1)低碳马氏体不锈钢　

    主要钢种为2Cr13钢(0.16%～0.25%C)和1Cr17Ni2钢(0.11%～0.17%C)，适用于制造在腐蚀介质作用下的塑料模具，透明塑料制品模具。

    (2)低碳马氏体析出(沉淀)硬化型不锈钢　

    典型钢种为国产07Cr16Ni4Cu3Nb钢(≤0.07%C，简称CR)，该钢经1050℃淬火后获得单一的低碳马氏体组织，硬度为32HRC～35HRC，可以直接进行切削加工；经460℃～480℃时效处理后，硬度为42HRC～44HRC，良好的力学性能和抗蚀性。例如聚三氟氯乙烯阀门盖模具，原采用45钢镀铬处理模具，使用寿命为1000～4000件，后改用低碳马氏体PCR钢，寿命可达10000～20000件。