此類(lèi)鋼的共同特點(diǎn)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(guò)飽和固溶體。但是將此固溶體進(jìn)行時(shí)效處理，即加熱到某一較低溫度并保溫一段時(shí)間后，固溶體中就會(huì)析出細(xì)小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強(qiáng)化和硬化。并且，這一強(qiáng)化過(guò)程引起的尺寸、形狀變化極小。因此，采用此類(lèi)鋼制造塑料模具時(shí)，可在固溶處理后進(jìn)行模具的機(jī)械成形加工，然后通過(guò)時(shí)效處理，使模具獲得使用狀態(tài)的強(qiáng)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(lèi)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(lèi)鋼還可以通過(guò)鍍鉻、滲氮、離子束增強(qiáng)沉積等表面處理方法來(lái)提高耐磨性和耐蝕性。下面介紹幾種時(shí)效硬化型塑料模具用鋼。

　　(一)25CrNi3MoAl鋼

　　25CrNi3MoAl屬低鎳無(wú)鈷時(shí)效硬化鋼，這是參考了國(guó)外同類(lèi)鋼的成分，并根據(jù)我國(guó)冶煉工業(yè)的特點(diǎn)及使用廠對(duì)性能的要求加以改進(jìn)而研制的一種新型時(shí)效硬化鋼，為我國(guó)時(shí)效硬化型精密塑料模具專(zhuān)用鋼種填補(bǔ)了空白。

　　1.化學(xué)成分及相變點(diǎn)

　　25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表3-13。

　　表3-13 25CrNi3MoAl鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?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(diǎn)Ac1740℃、Ac3780℃、Ms290℃。

　　2.力學(xué)性能

　　(1)硬度：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度固溶及時(shí)效處理后的硬度分別見(jiàn)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(shí)效處理后的硬度

　　時(shí)效溫度/℃ 500 520 540

　　硬度HRC 35.5～38 39～41 39～42

　　(2)室溫力學(xué)性能：25CrNi3MoAl鋼經(jīng)880℃固溶，680℃回火，540℃時(shí)效處理8h后的力學(xué)性能見(jiàn)表3-16。

　　表3-16 25CrNi3MoAl鋼的室溫力學(xué)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

　　①αk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(jī)加工成形。再經(jīng)時(shí)效處理，時(shí)效溫度520～540℃，保溫6～8h，空冷，時(shí)效硬度39～42HRC。再經(jīng)研磨、拋光或光刻花紋后裝配使用。時(shí)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(duì)模具進(jìn)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(nèi)應(yīng)力，然后再進(jìn)行精加工。此后的時(shí)效、研磨、拋光等工藝仍同上。經(jīng)此處理后時(shí)效變形率僅為-0.01%～-0.02%。

　　(3)用于對(duì)沖擊韌度要求不高的塑料模具：對(duì)退火的鍛坯直接經(jīng)粗加工、精加工，進(jìn)行520～540℃、6～8h的時(shí)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(shí)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(duì)模具擠壓面進(jìn)行加工、研磨、拋光。然后對(duì)冷擠壓模具型腔和模具外形進(jìn)行修整，后對(duì)模具進(jìn)行真空時(shí)效處理或表面滲氮處理后再裝配使用。

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自2012-10-03至今，已有03家模具廠商在我公司成功采購(gòu)時(shí)效硬化型模具鋼。