塑膠模具鋼在化工業(yè)業(yè)中日趨成為產(chǎn)業(yè)支柱
塑膠模具鋼在化工業(yè)業(yè)中日趨成為產(chǎn)業(yè)支柱
隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，塑料已成為重要的工業(yè)原材料，但是由于不同類型的塑料制品對(duì)模具鋼的性能要求有差異，因此在塑料模具領(lǐng)域中已形成了專用塑料模具用鋼系列，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼，滲碳型塑料模具鋼，預(yù)硬型塑料模具鋼……
工程塑料是以合成樹(shù)脂為主要成分的高分子工程材料。由于它具有質(zhì)輕、耐蝕、絕緣、減摩、美觀、自潤(rùn)滑、成型工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，已廣泛用于機(jī)械的次要受力件和部分主要受力件。諸如鏡片、光盤(pán)、磁帶盒、儀表殼、燈罩、艙蓋、風(fēng)檔、液面劑等透明塑料;插頭插座、電訊器件、線圈架、接線板、集電環(huán)等絕緣件;貯槽、管道、泵閥、化工容器等耐蝕件;軸承軸瓦、蝸輪蝸桿、齒輪凸輪、活塞環(huán)、聯(lián)軸器等減摩件和傳動(dòng)件以及手柄手輪、油管墊片、保溫管和包裝材料等通用件都能用工程塑料來(lái)制造。塑料制品已廣泛應(yīng)用于汽車、家電、化工、儀表、電訊、建材、軍工等行業(yè)，世界已進(jìn)入了以塑代鋼的新時(shí)代。
為了適應(yīng)和滿足上述產(chǎn)品的成型要求，根據(jù)不同模具類型和模具零件的性能需要，塑料模具用鋼應(yīng)具有如下特性：強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐熱、耐蝕等使用性能;良好的拋光性、尺寸穩(wěn)定性、易于氮化和熱處理變形小等工藝性能;良好的導(dǎo)熱性和小的線漲系數(shù)等物理性能。
純凈和均勻是塑膠模具鋼冶金質(zhì)量的兩大要素。純凈指鋼中的氫、氧、氮等有害氣體和有害元素磷、硫以及非金屬夾雜物應(yīng)達(dá)到一定的允許含量和級(jí)別。均勻指化學(xué)成分均勻，偏析小，第二相粒子和夾雜物呈小、勻、圓彌散分布。純凈和均勻可以通過(guò)爐外精煉(LF等)、真空除氣(VD)、大氣自耗電極電渣重熔(ESR)、超凈提純(ESRR)、真空自耗電極重熔(VAR)等冶煉工藝，足夠鍛造比的鐓鍛與軋制，組織細(xì)化的預(yù)先熱處理來(lái)得到保障。模具制造廠應(yīng)根據(jù)零件的具體要求選擇不同質(zhì)量和價(jià)格檔次的模具用鋼。塑料模具用鋼低倍組織酸浸試片不得有目視可見(jiàn)的縮孔、夾雜、氣泡、發(fā)裂和分層。中心疏松和偏析達(dá)到相應(yīng)級(jí)別。
可以用內(nèi)柔外剛來(lái)形容對(duì)模具零件的使用要求。內(nèi)柔是指零件基體(心部)應(yīng)該具有一定的屈服強(qiáng)度，相應(yīng)的硬度和韌性指標(biāo)，防斷裂、耐沖擊、不產(chǎn)生塑料變形。外剛是指零件表面應(yīng)該有更高的硬度，耐磨損、抗咬合、防擦傷、拒腐蝕。為了提高表面硬度、常采用表面強(qiáng)化工藝，如滲碳、碳氮共滲、滲硼等化學(xué)熱處理;鍍層和物理涂層等。溫度超過(guò)850oC的中、高溫下進(jìn)行的化學(xué)熱處理，由于受淬火變形的困擾，上述工藝不常在塑料模具零件上采用。經(jīng)常采用的是在560oC左右進(jìn)行的滲氮化學(xué)熱處理。這是因?yàn)椋禾幚頊囟认鄳?yīng)較低，可以確保基體硬度不下降;滲層具有較高的硬度值;處理后零件變形小;滲層厚度和深度可以通過(guò)工藝參數(shù)的調(diào)整進(jìn)行控制;滲后不增加零件尺寸;與基體具有較強(qiáng)的結(jié)合力滲層不脫落;滲層具有低的脆性等級(jí)，可以反復(fù)多次補(bǔ)滲;可以通過(guò)退氮消除硬化層方便維修。
滲氮也稱為氮化，隨鋼中含碳量的增加，對(duì)氮化層硬度和滲層深度的增加是不利的。單就氮化的要求而言，鋼中含碳量應(yīng)以0.3%左右為宜，鋼中還應(yīng)有與氮親合力較強(qiáng)的鉻、鉬、鋁合金元素，其中鉻鉬總量以3%為佳。有些塑料模具專用鋼，如3Cr2Mo、10CrNi3MoAlcu等在進(jìn)行鋼種化學(xué)成分設(shè)計(jì)時(shí)，就考慮到了有利氮化的合金化特點(diǎn)。氮化在業(yè)內(nèi)有硬氮化和軟氮化兩種說(shuō)法。無(wú)論哪種氮化方法，氮化層都可以由兩部分組成：一部分是最表面的化合物層(也稱白亮層)，它應(yīng)是Fe2-3N的ε相，另一部分是次表層的擴(kuò)散層面(也稱過(guò)渡層)。是Fe4N的r’相與基體的混合組織。硬氮化指的是通氨氣體氮化和離子氮化。通氨氣體氮化時(shí)間較長(zhǎng)、滲層較深(一般在0.30左右);軟氮化是氮碳共滲，時(shí)間不長(zhǎng)，滲層較淺(一般在0.10以內(nèi))。它又有氣體軟氮化和液體軟氮化之別。
