[科普中國]-耐蝕塑料模具鋼

生產(chǎn)塑料制品(如聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃樹脂等化學(xué)性腐蝕塑料為原料)時(shí)，成型過程中會(huì)分解出腐蝕性氣體，對(duì)模具產(chǎn)生腐蝕作用，模具材料必須具有較好的耐蝕性能，除可用表面鍍鉻加以保護(hù)外，主要采用中碳或高碳的高鉻馬氏體不銹鋼。同樣需要有一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性等使用性能要求。常用的鋼種有中碳或高碳的高鉻馬氏體不銹鋼，如2Crl3、3Crl3、4Crl3、9Crl8、Crl8MoV、9Crl8Mo、Crl4MoV、1Crl7Ni2、Crl8MoV和0Crl6Ni4Cu3Nb硬化不銹鋼等。

耐腐蝕塑料模具零件的熱處理和一般不銹鋼制品的熱處理基本相同，為了得到模具使用中所要求的綜合力學(xué)性能和較好的抗蝕性能、耐磨性能，還要經(jīng)過適宜的淬火、回火處理。

提高鋼的耐蝕性耐蝕塑料模具鋼即耐蝕塑料模具不銹鋼，常用鋼種有Cr13、9Cr18、PCR、17-4PH和AFC-77鋼等。鋼的腐蝕通?？煞譃榛瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型?；瘜W(xué)腐蝕是金屬在外界介質(zhì)中直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕，而電化學(xué)腐蝕是金屬和周圍介質(zhì)之間產(chǎn)生電化學(xué)作用引起的腐蝕，大多數(shù)鋼的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。故提高鋼的耐蝕性的主要方法有：①在鋼中加入合金元素，如鉻、鎳、硅等，使鋼的基體電極電位提高；②在鋼中加入合金元素，使鋼在室溫下獲得單相組織；③鋼中加入鉻、硅、鋁等合金元素，使鋼的表面形成一層氧化膜，以保證內(nèi)部不受腐蝕。耐蝕型塑料模具鋼主要加入鉻來提高鋼的耐蝕性。鉻是不銹鋼中獲得耐蝕性的最基本元素，可提高鋼基體的電極電位；在氧化性介質(zhì)中，鉻能使鋼的表面生成致密的氧化膜；鉻還可以擴(kuò)大鋼的鐵素體相區(qū)，使鋼形成鐵素體單相組織，但鋼中的碳易與鉻等合金元素形成碳化物，出現(xiàn)貧鉻區(qū)，從而降低鋼的耐蝕性。故耐蝕型塑料模具鋼中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)愈低，其耐蝕性愈好。1

分類常用耐蝕型塑料模具鋼分3種。①馬氏體型耐蝕塑料模具鋼。它具有較高的硬度、強(qiáng)度及耐磨性。②鐵素體型耐蝕塑料模具鋼。其具有高的耐蝕性，良好的塑性，但強(qiáng)度較低。③奧氏體型耐蝕塑料模具鋼。為了獲得奧氏體，提高鋼的耐蝕性，使鋼軟化，應(yīng)采用固熔處理，即將鋼加熱到1100℃，使碳化物溶人奧氏體，水淬快冷至室溫。它屬于鉻鎳型耐蝕鋼，具有優(yōu)良的耐蝕性，良好的塑性、韌性、焊接性，但切削加工性較差。

0Crl6Ni4Cu3Nb(PCR)鋼①主要性能特點(diǎn)。此鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，因含碳量低，耐蝕性和焊接性都優(yōu)于馬氏體型不銹鋼，而接近于奧氏體不銹鋼。PCR鋼熱處理工藝簡單，固溶處理后可獲得單一的板條狀馬氏體組織，硬度為32~35HRC，具有良好的切削加工性能。經(jīng)460~480℃時(shí)效處理后，可使強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高，同時(shí)獲得較好的綜合力學(xué)性能。PCR鋼適于制造高耐磨、高精密和耐蝕性要求好的含氮、氯等塑料樹脂成型模。

②熱處理工藝。PCR鋼固溶處理溫度為1000~1100℃，空冷或油冷至室溫。時(shí)效處理溫度為420~480℃，但在440℃時(shí)沖擊韌度最低，因此，推薦時(shí)效處理溫度為460℃，時(shí)效后硬度為42~44HRC。PCR鋼經(jīng)時(shí)效處理后，工件僅有微量變形，其拋光性能也好，拋光后可在300~400℃溫度下進(jìn)行PVD表面離子鍍處理，處理后可獲得大于1600HV的表面硬度。1

17-4PH和AFC-77鋼這兩種都屬于馬氏體沉淀硬化型不銹鋼，經(jīng)1000~1050℃固熔處理后，獲得馬氏體和大量殘余奧氏體組織，所以固溶處理后需經(jīng)-73℃的冷處理，以減少殘余奧氏體量。這兩種鋼的時(shí)效處理一般在冷處理后進(jìn)行，時(shí)效處理溫度480~650℃，處理后具有較高的強(qiáng)度和硬度，并且耐大氣和水的腐蝕。這類鋼主要適于制造高硬度和耐蝕性的塑料模，由于價(jià)格昂貴，它的應(yīng)用受到限制，可由PCR鋼替代。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)