1 引言

一般把注射模按使用寿命的长短人五级：一级在百万次以上、二级是50万~100万次、三级30万~50万次、四级在10万~30万次、五级在10万次以下。一级与二级模具都要求用热处理硬度在50HRC左右的钢材，否则易于磨损，注射出的产品易超差，故所选的钢材既要有较好的热处理性能，又要在高硬度的状态下有好的切削性能，当然还有其它方面的考虑。

2 注射模材料应满足的条件及要求

2.1 满足工作条件要求

（1）耐磨性。塑料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与塑料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好，另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。

（2）强韧性。模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。模具的韧性主要取决于材料含碳量、晶粒度及组织状态。

（3）疲劳断裂性能。模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂、接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料中夹杂物的含量。

（4）高温性能。当模具的工作温度较高时，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。

（5）耐冷热疲劳性能。有些模具在工作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。

（6）耐蚀性。塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，增加其表面粗糙度值，加剧磨损失效。

2.2 满足工艺性能要求

模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。

（1）可锻性。具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。

（2）退火工艺性。球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高。

（3）切削加工性。切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度值低。

（4）氧化、脱碳敏感性。高温加热时抗氧化性能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。

（5）淬硬性。淬火后具有均匀而高的表面硬度。

（6）淬透性。淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。

（7）淬火变形开裂倾向。常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。

（8）可磨削性。砂轮相对损耗小，无xx极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。

2.3 满足经济性要求

在给模具选材时，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。

3 国际上常用钢材

（1）中碳钢（又称为黄牌）国际代码AISI 1050，日本代码JIS S50C，出厂硬度170~220HB（相当于17~20HRC），材料特性：材料硬度低、韧性好、抛光性能差、不耐磨、不耐腐蚀、 钢材易生锈、价格低廉，主要用于做模坯或不重要的零件以及试验模。热处理要求：热处理只能通过渗碳的方法使材料表面硬度达到52~56HRC，不能使用淬火和氮化的热处理方式。加工要求：切削加工方便。

（2）铬镍合金钢（又称为P20料）。材料特性：ASSAB公司共生产3种P20料，为718S、718H、618。P20料硬度高，韧性好，抗拉性强，但是不耐腐蚀，耐磨性差。其中718H为718S料出厂前通过材料热处理获得，其中618料是这3种料级别{zd1}的，相当于GS2311料，抛光性能差，生产寿命在10万次以下。718S和718H料抛光性能好，可用于透明热抛光模，其中718H的抛光性能高于718S。这两种料的生产寿命为30万次。热处理要求：整个P20，材料在钢材出厂前均经过预硬处理，都不再宜于淬火处理。P20料淬火容易爆裂，只能进行表面氮化处理，氧化的要求为表面0.1mm，硬度为65~68HRC。加工要求：P20料切削加工性能一般，当P20材料最小尺寸大于300mm时，如果在加工过程中存在大量线切割或电火花放电加工工序时，在线切割或电火花放电加工完成后，必须理做一次回火。

（3）不锈钢材料（又称为420料）。国际代码：AISI420，欧洲代码：DIN1.2316、DIN1.2083。材料特性：ASSAB公司共生产6种420料，为168、S136、S136H、S136SUP、S136H SUP、POLMAX。他们各自的特点不同，从耐腐蚀性来说，从强到弱的排裂是：POLMAX＞S136H SUP＞S136SUP＞S136H＞S136＞168；从抛光性能来说，从强到弱的排列是：POLMAX＞S136＞S136H＞S136 SUP＞S136H SUP＞168。其中POLMAX可以加工各种光学镜头模具，S136和S136H适应加工高酸性条件下的模具。热处理要求：ASSAB公司出厂的168/S136H/S136H SUP无须淬火，只能氮化S136/S136SUP/POLMAX材料必须热处理，淬火到53HRC，不能再进行表面氮化。加工要求：S168材料热稳定性差，尽量避免放电加工工艺，确实不能避免，请在放电加工后，做好回火工艺。当S136/S136 SUP/POLMAX材料最小尺寸大于300mm时，如在热处理后再进行大量放电加工，在加工后必须再次安排一次回火工艺。

（4）热作工具钢（又称为H13料）。国际代码：AISI H13。材料特性：H13料的{zd0}特点是耐磨性好，材料的淬透性优异。材料热处理后，大大提高工件的使用寿命。热处理要求：8407和8402的热处理{zd0}硬度达52HRC。如果零件的最小尺寸大于300mm时，热处理后的硬度应该控制在50HRC以内。加工要求：当8407/8402材料最小尺寸大于300mm时，并在热处理后再进行大量放电加工，在放电加工后必须再次安排一次回火去应力的工艺。