不銹鋼是指在空氣或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金，有馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼等類型，經(jīng)過多年的發(fā)展，其耐蝕性、加工性和強(qiáng)度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他材料，而且隨著鍛造工藝的發(fā)展，不銹鋼可以獲得多種形狀。
模具是工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，模具工作的環(huán)境對模具材料的性能要求越來越高，這就要求模具必須具有防腐蝕性能、無磁性、耐高溫、耐蝕、抗氧化性和高耐磨性等特殊性能。模具的材質(zhì)主要分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼等。不銹鋼的上述特點(diǎn)能夠滿足模具材料日益發(fā)展的要求，因而各類不銹鋼在模具材料中的應(yīng)用也愈加廣泛。
1 熱作模具用不銹鋼 奧氏體不銹鋼含有Mn、Ni等奧氏體形成元素，同時加入一定量的C、Cr等元素，從而使得奧氏體變形更加穩(wěn)定，并始終保持奧氏體組織。由于其耐高溫、耐蝕、抗氧化，因此可以用作熱作模具的材料，目前已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用。其典型的鋼種為0Cr14Ni25Co2V、Cr14Ni14W2Mo。 0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo鋼屬于Cr-Ni系奧氏體不銹鋼，其優(yōu)點(diǎn)是組織比較穩(wěn)定，在加熱和冷卻過程中均不發(fā)生相變，具有很高的高溫強(qiáng)度和耐熱性。缺點(diǎn)是線脹系數(shù)大，導(dǎo)熱性差，降低了鋼的熱疲勞性能，不適宜作為強(qiáng)烈水冷的模具材料。 另外，4Cr14Ni14W2Mo鋼在650℃以下有良好的機(jī)械性能且抗氧化性好，可蠕變成形模、強(qiáng)腐蝕性的玻璃成形模及壓鑄用型芯等熱作模具。2冷作模具用不銹鋼不銹鋼材質(zhì)的冷作模具主要是無磁冷作模具。這種模具在強(qiáng)磁場中不會被磁化，保證了磁性制品在生產(chǎn)過程中即使被磁化，但仍然容易脫模，從而有效的保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
無磁模具鋼主要為奧氏體不銹鋼。奧氏體型不銹鋼模具材料有Cr18Ni9Ti，該鋼具有較高的抗晶間腐蝕性能，在各種狀態(tài)下都能保持穩(wěn)定的奧氏體組織，在強(qiáng)磁場中不產(chǎn)生磁感應(yīng)，因此用來制造無磁冷作模具鋼。另外，其強(qiáng)度和其他力學(xué)性能因時效處理，均有所提高，同時一般還需要進(jìn)行氮化處理，來保證無磁冷作模具的耐磨性。
3塑料模具用不銹鋼塑料模具的材質(zhì)通常要具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性能，同時在一些特殊的工藝中，還要求一定的耐蝕性。用于塑料模具的不銹鋼主要為馬氏體不銹鋼。
3.1沉淀硬化馬氏體不銹鋼對于要求高硬度和高加工性能（如拋光性能）的不銹鋼塑料模具鋼，常使用沉淀硬化馬氏體不銹鋼最為模具的材質(zhì)。此類不銹鋼主要有: 0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。
0Cr17Ni4Cu4Nb是其中典型的代表鋼種之一。此鋼種碳含量低，耐腐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼，而接近于奧氏體不銹鋼。同時，在熱處理后0Cr17Ni4Cu4Nb模具的硬度可達(dá)到40HRC。
與其他類型馬氏體塑料模具鋼類似，為了提高模具的表面硬度和耐磨性，此類型的模具可采用離子氮化表面處理，表面硬度可達(dá)900HV以上，可以大大延長塑料模具的使用壽命。 因此，沉淀硬化馬氏體不銹鋼主要用于制造耐腐蝕、高精度的塑料模具。
3.2低碳高鉻馬氏體不銹鋼此類馬氏體塑料模具鋼的代表鋼種為1Cr17Ni2。它的強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性好，具有較好的強(qiáng)度和韌度配合，而且有較高的耐腐蝕性能；對于氧酸類（一定溫度、濃度的硝酸，大部分的有機(jī)酸）以及鹽類的水溶液有良好的耐蝕性，耐蝕性能優(yōu)于4Cr13。
另外，通過滲氮處理，可以提高塑料模具的耐磨性、抗咬合能力和使用壽命。因此，低碳高鉻馬氏體塑料模具鋼主要用來制造高耐蝕性、高精度的塑料模具。
3.3中碳高鉻馬氏體不銹鋼此類塑料模具鋼的典型材質(zhì)為4Cr13中碳馬氏體不銹鋼，其硬度要求在50-55HRC左右，有較高的硬度和耐磨性，且抗大氣和水蒸汽腐蝕。
由于4Cr13的淬透性良好，對于小型塑料模具，淬火時可用空氣冷卻，以減少模具的熱處理變形；而對于尺寸較大的塑料模具可采用油淬。它適宜制造高耐磨及腐蝕介質(zhì)作用下的塑料制品的模具。
高碳高鉻馬氏體不銹鋼3.4對于要求較高硬度、較高耐磨性的耐蝕塑料模具可選擇高碳高鉻型不銹鋼，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。
常用的高碳高鉻馬氏體不銹鋼材質(zhì)為Cr14MoV，其含碳量為1.0-1.15%，該鋼具有較好的淬透性，經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)到≥60 HRC。該鋼具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蝕性，高溫硬度也較高，適宜制造在腐蝕介質(zhì)作用下承受高負(fù)荷、高耐磨的塑料模具。
結(jié)語掌握不銹鋼模具材料的相關(guān)知識，對于我們開展相關(guān)科研和學(xué)習(xí)工作，有一定的指導(dǎo)意義。
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