隨著我國塑料工業的快速發展和專業模具制造商的出現，對塑料產品成型的需求越來越大，對塑料模具鋼的質量要求也越來越高。傳統的塑料模具鋼逐漸不能滿足結構復雜、尺寸精度高、耐腐蝕性高、拋光率高等高質量要求。到2016年底，國內塑料模具的市場滿意度不到74%，特別是技術含量高的中高檔模具。對于高檔鏡面塑料模具鋼，我國生產能力有限，產品質量參差不齊，拋光性能和使用壽命與國際先進水平差距較大，但拋光成本占模具成本的5%~30%。中國每年約占20%，約10萬噸。約60億元的優質模具鋼需要從日本、德國、瑞典、奧地利、韓國等國家進口，幾乎占據了整個模具鋼的高端市場。因此，發展高鏡等高端模具鋼的新技術、新工藝、新品種勢在必行。
國外鏡面塑料模具鋼的發展
目前，國際高端模具鋼出口國主要集中在日本、瑞典、美國、德國等一些發達國家。對于這些高端鏡面塑料模具鋼，中國的模具材料大多依賴進口，其中日本的高端鏡面塑料模具鋼處于領先地位。目前國外先進的鏡面塑料模具鋼雖然價格是國產鏡面塑料模具鋼的2~3倍，但其優異的性能是毋庸置疑的。國際高檔鏡面塑料模具鋼的發展方向主要包括：（1）模具大型化，以滿足大型高表面質量塑料制品的需要；（2）模具預硬化，以提高模具制造周期和拋光質量截面的均勻性；（3）模具耐腐蝕性，以滿足透明塑料和橡膠制品的高腐蝕性表面質量；（4）提高模具鋼冶金質量，減少混合等缺陷，提高鏡面加工性能。
國內鏡面塑料模具鋼的發展
我國低端市場多采用一些老鋼種，如45鋼，40Cr，38CrMoAl等等。這些鋼種中的優質碳鋼和低合金鋼具有穩定的機械性能，但強度低，使用壽命短，拋光性能一般。如果注射模具采用45碳鋼，則應拋光至Ra0.2 μm當肉眼可見明顯缺陷時，繼續拋下只能增加亮度，粗糙度無望提高。然而，由于一些大型塑料制品的需求，作為一種優秀的鏡面塑料模具鋼P最大厚度只有4000 mm，不能滿足大規模要求，中國引進了718(P20 1%Ni，即3Cr2NiMo)。由于1%Ni添加元素，P最大尺寸為4000 mm左右增加到1000 mm。上海大學與國內一家知名鋼鐵企業合作生產首件860件 mm × 1300 mm × 2690 mm的非調質SDP1鋼(718)超大模塊組織性能好，心表均勻，硬度波動±1.5 HRC。對于需要超鏡塑料制品的塑料模具，馬氏體塑料模具是首選。回火后獲得的回火馬氏體或回火索氏體組織較小，回火后碳化物沉淀均勻，是生產透明產品和超鏡產品的首選。所以硬度是52 HRC的Cr13系馬氏體不銹鋼作為先進的高檔耐腐蝕鏡塑料模具鋼引進并不斷發展。
塑料模具鋼的鏡面加工性能
塑料模具的形狀比較復雜，每個部件在使用過程中的位置不同，所需的材料性能也不同。因此，塑料模具的基本性能要求大致包括：表面硬度和耐磨性足夠、強度和韌性足夠、切加工性能好、拋光性能好、熱處理變形小、耐腐蝕性好等。
鏡面加工性能，即拋光性能，不僅對材料本身的機械性能和物理化學性能有較高的要求，而且對拋光工藝方法也有較高的要求。鏡面加工標準分為4級：A0=Ra0.008 μm，A1=Ra0.016 μm，A3=Ra0.032 μm，A4=Ra0.063 μm。表面質量低的塑料制品對模具的要求較低，一般注塑模具對表面粗糙度的要求約為Ra0.1~0.25 μm，需要實現光學鏡面Ra0.01 μm以下是制造光盤的模具型腔粗糙度要求Ra0.01~0.02 μm，這就要求模具材料具有良好的拋光性能，并配備合適的拋光工藝。
鏡面塑料模具失效
對于鏡面模具鋼，其使用壽命主要與其表面質量密切相關。在鏡面模具的生產過程中，模具的故障主要與其拋光性能有關，故障形式主要包括疤痕缺陷、麻點、孔、橙皮等。相關研究人員得出結論，在鏡面塑料模具鋼的拋光過程中，模具表面的疤痕凸起缺陷與鋼內部有關TiN夾雜及其復合夾雜，CaO-SiO2-Al2O局部偏聚三類夾雜，P和S有害元素的豐富與不均勻的成分密切相關，導致模具表面早期故障。麻點和孔的存在導致了模具表面拋光質量和耐腐蝕性的下降，這是由于大型硅酸鹽夾雜物、殘留氧化物和嚴重的局部脫碳。
在鏡面模具鋼的使用過程中，其故障主要是由于模具承受機械載荷、熱載荷和環境介質 。除模具工作條件外，其他因素包括：模具結構設計、模具材料、模具使用等。其故障形式包括表面磨損、吸附、腐蝕、變形、斷裂和塑性變形。可能是由于模具材料本身的合金設計不合理，材料冶煉、鍛造和熱處理工藝不合適，或模具設計和使用不當。
拋光工藝對鏡面加工性能的影響
如果模具鋼材料是鏡面塑料模具鋼的基礎，那么拋光過程就是鏡面塑料模具鋼的升華。拋光方法主要包括機械拋光、化學拋光、電解拋光、超聲波拋光、流體拋光、磁研磨拋光和各種組合。機械拋光是通過切割和材料表面塑形變形獲得光滑表面的拋光方法。超精細研磨技術可以實現Ra0.008 μm表面粗糙度是各種拋光方法中質量最高的。拋光工藝的不斷發展不僅提高了拋光效率，而且提高了拋光質量，而且減少了拋光對環境的污染，改善了工作環境，解放了勞動力。未來，機械拋光和超聲波研磨可以結合良好的拋光效果，開發機器人代替人工拋光，以節省成本。
結 語
未來，降低鏡面塑料模具鋼的制造成本，縮短模具制造周期，提高鏡面加工性能和加工性能，將成為產品研發的主流趨勢。隨著高鏡面塑料產品的大規模和復雜性，匹配的鏡面模具鋼需要更大的尺寸和優良的拋光性能。除了不斷提高拋光技術和技術外，高冶金質量和優良鏡面加工性能的鏡面塑料模具鋼也是研發的核心。在高端鏡面塑料模具鋼方面，日本、德國、瑞典等國家在良好的基礎上不斷開發，形成了完整的體系。目前，我國在這一領域的研究與國外仍存在一些差距，未能滿足國內需求。只有不斷發展，注重產學研銷的一致性，才能為我國成為模具力量的發展奠定基礎。
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