此類鋼的共同特點是含碳量低、合金度較高，經(jīng)高溫淬火(固溶處理)后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過飽和固溶體。但是將此固溶體進行時效處理，即加熱到某一較低溫度并保溫一段時間后，固溶體中就會析出細小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強化和硬化。并且，這一強化過程引起的尺寸、形狀變化極小。因此，采用此類鋼制造塑料模具時，可在固溶處理后進行模具的機械成形加工，然后通過時效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強度和硬度，這就有效地保證了模具終尺寸和形狀的精度。

　　此外，此類鋼往往采用真空冶煉或電渣重熔，鋼的純凈度高，所以鏡面拋光性能和光蝕性能良好。這一類鋼還可以通過鍍鉻、滲氮、離子束增強沉積等表面處理方法來提高耐磨性和耐蝕性。下面介紹幾種時效硬化型塑料模具用鋼。

　　(一)25CrNi3MoAl鋼

　　25CrNi3MoAl屬低鎳無鈷時效硬化鋼，這是參考了國外同類鋼的成分，并根據(jù)我國冶煉工業(yè)的特點及使用廠對性能的要求加以改進而研制的一種新型時效硬化鋼，為我國時效硬化型精密塑料模具專用鋼種填補了空白。

　　1.化學成分及相變點

　　25CrNi3MoAl鋼的化學成分見表3-13。

　　表3-13 25CrNi3MoAl鋼的化學成分(質量分數(shù))(%)

　　C Cr Ni Mo Al Si Mn S、P

　　0.2～0.3 1.2～1.8 3.0～4.0 0.2～0.4 1.0～1.6 0.2～0.5 0.5～0.8 ≤0.03

　　相變點Ac1740℃、Ac3780℃、Ms290℃。

　　2.力學性能

　　(1)硬度：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度固溶及時效處理后的硬度分別見表3-14及表3-15。

　　表3-14 25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度固溶處理后的硬度

　　加熱溫度/℃(保溫30min) 830 920 960 1000

　　硬度HRC 50 48.5 46.4 45.6

　　表3-15 25CrNi3MoAl鋼時效處理后的硬度

　　時效溫度/℃ 500 520 540

　　硬度HRC 35.5～38 39～41 39～42

　　(2)室溫力學性能：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)880℃固溶，680℃回火，540℃時效處理8h后的力學性能見表3-16。

　　表3-16 25CrNi3MoAl鋼的室溫力學性能

　　HRC σb/Mpa σs/MPa δ(%) ψ(%) αk①/(J/cm2)

　　39～42 1260～1350 1170～1200 13～16.8 55～59 45～52

　?、?alpha;k值為夏比U形試樣沖擊韌度值。

　　3.熱處理工藝

　　(1)用作一般精密塑料模具：淬火加熱溫度880℃，空冷或水冷淬火，淬火硬度48～50HRC，再經(jīng)680℃，4～6h高溫回火，空冷或水冷，回火硬度22～23HRC，經(jīng)機加工成形。再經(jīng)時效處理，時效溫度520～540℃，保溫6～8h，空冷，時效硬度39～42HRC。再經(jīng)研磨、拋光或光刻花紋后裝配使用。時效變形率大約為-0.039%。

　　(2)用于高精密塑料模具：淬火加熱溫度880℃，再經(jīng)680℃高溫回火，其余工藝同上。但在高溫回火后對模具進行粗加工和半精加工，再經(jīng)650℃保溫1h，消除加工后的殘留內應力，然后再進行精加工。此后的時效、研磨、拋光等工藝仍同上。經(jīng)此處理后時效變形率僅為-0.01%～-0.02%。

　　(3)用于對沖擊韌度要求不高的塑料模具：對退火的鍛坯直接經(jīng)粗加工、精加工，進行520～540℃、6～8h的時效處理，再經(jīng)研磨、拋光及裝配使用。經(jīng)此處理后，模具硬度40～43HRC，時效變形率≤0.05%。

　　(4)用作冷擠型腔工藝的塑料模具：模具鍛坯經(jīng)軟化處理后，即對模具擠壓面進行加工、研磨、拋光。然后對冷擠壓模具型腔和模具外形進行修整，后對模具進行真空時效處理或表面滲氮處理后再裝配使用。

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