不锈钢在模具材料中的应用

不锈钢是指在空气或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金，有马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢等类型，经过多年的发展，其耐蚀性、加工性和强度都远远超过其他材料，而且随着锻造工艺的发展，不锈钢可以获得多种形状。

模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等方法得到所需产品的各种模子和工具。随着模具工业的发展，模具工作的环境对模具材料的性能要求越来越高，这就要求模具必须具有防腐蚀性能、无磁性、耐高温、耐蚀、抗氧化性和高耐磨性等特殊性能。模具的材质主要分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢等。

不锈钢的上述特点能够满足模具材料日益发展的要求，根据金华洲销售的模具钢材种类可以得出各类不锈钢在模具材料中的应用也愈加广泛。

热作模具用不锈钢

奥氏体不锈钢含有Mn、Ni等奥氏体形成元素，同时加入一定量的C、Cr等元素，从而使得奥氏体变形更加稳定，并始终保持奥氏体组织。由于其耐高温、耐蚀、抗氧化，因此可以用作热作模具的材料，目前已经得到了一定的应用。其典型的钢种为0Cr14Ni25Co2V、Cr14Ni14W2Mo。

0Cr14Ni25Co2V、4Cr14Ni14W2Mo钢属于Cr-Ni系奥氏体不锈钢，其优点是组织比较稳定，在加热和冷却过程中均不发生相变，具有很高的高温强度和耐热性。缺点是线胀系数大，导热性差，降低了钢的热疲劳性能，不适宜作为强烈水冷的模具材料。

另外，4Cr14Ni14W2Mo钢在650℃以下有良好的机械性能且抗氧化性好，可蠕变成形模、强腐蚀性的玻璃成形模及压铸用型芯等热作模具。

冷作模具用不锈钢

不锈钢材质的冷作模具主要是无磁冷作模具。这种模具在强磁场中不会被磁化，保证了磁性制品在生产过程中即使被磁化，但仍然容易脱模，从而有效的保证了生产的正常进行。

无磁模具钢主要为奥氏体不锈钢。奥氏体型不锈钢模具材料有Cr18Ni9Ti，该钢具有较高的抗晶间腐蚀性能，在各种状态下都能保持稳定的奥氏体组织，在强磁场中不产生磁感应，因此用来制造无磁冷作模具钢。另外，其强度和其他力学性能因时效处理，均有所提高，同时一般还需要进行氮化处理，来保证无磁冷作模具的耐磨性。

塑料模具用不锈钢

塑料模具的材质通常要具有较高的硬度、强度和耐磨性能，同时在一些特殊的工艺中，还要求一定的耐蚀性。用于塑料模具的不锈钢主要为马氏体不锈钢。

3.1沉淀硬化马氏体不锈钢

对于要求高硬度和高加工性能（如抛光性能）的不锈钢塑料模具钢，常使用沉淀硬化马氏体不锈钢最为模具的材质。此类不锈钢主要有:0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17NiAl、0Cr12Ni4Mn、0Cr15Ni7Mo4Al、1Cr14Co13Mo5V、5Mo3Al等。

0Cr17Ni4Cu4Nb是其中典型的代表钢种之一。此钢种碳含量低，耐腐蚀性优于马氏体不锈钢，而接近于奥氏体不锈钢。同时，在热处理后0Cr17Ni4Cu4Nb模具的硬度可达到40HRC。

与其他类型马氏体塑料模具钢类似，为了提高模具的表面硬度和耐磨性，此类型的模具可采用离子氮化表面处理，表面硬度可达900HV以上，可以大大延长塑料模具的使用寿命。因此，沉淀硬化马氏体不锈钢主要用于制造耐腐蚀、高精度的塑料模具。

3.2低碳高铬马氏体不锈钢

此类马氏体塑料模具钢的代表钢种为1Cr17Ni2。它的强度、硬度较高，耐磨性好，具有较好的强度和韧度配合，而且有较高的耐腐蚀性能；对于氧酸类（一定温度、浓度的硝酸，大部分的有机酸）以及盐类的水溶液有良好的耐蚀性，耐蚀性能优于4Cr13。

另外，通过渗氮处理，可以提高塑料模具的耐磨性、抗咬合能力和使用寿命。因此，低碳高铬马氏体塑料模具钢主要用来制造高耐蚀性、高精度的塑料模具。

3.3中碳高铬马氏体不锈钢

此类塑料模具钢的典型材质为4Cr13中碳马氏体不锈钢，其硬度要求在50-55HRC左右，有较高的硬度和耐磨性，且抗大气和水蒸汽腐蚀。

由于4Cr13的淬透性良好，对于小型塑料模具，淬火时可用空气冷却，以减少模具的热处理变形；而对于尺寸较大的塑料模具可采用油淬。它适宜制造高耐磨及腐蚀介质作用下的塑料制品的模具。

3.4高碳高铬马氏体不锈钢

对于要求较高硬度、较高耐磨性的耐蚀塑料模具可选择高碳高铬型不锈钢，如9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14MoV等。

常用的高碳高铬马氏体不锈钢材质为Cr14MoV，其含碳量为1.0-1.15%，该钢具有较好的淬透性，经热处理后硬度可达到≥60HRC。该钢具有高硬度、高耐磨性和良好的耐腐蚀性，高温硬度也较高，适宜制造在腐蚀介质作用下承受高负荷、高耐磨的塑料模具。