塑料模具钢一般可分为时效硬化型塑料模具钢(含镜面模具钢)、耐蚀型塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型埋料模具钢(含易切削钢)、调质型塑料模具钢和淬硬型塑料模具钢六个大类。应用较多的是时效硬化型塑料模具钢、渗碳型塑料模具钢和预硬型塑料模具钢 。

随着近半个世纪以来石油化工工艺的迅猛发展，塑料产量迅速增加。塑料已经和钢铁、木材、水泥一起构成现代社会的四大基础材料。大量塑料制品在生产过程中需要采用模具压制成型，在很大程度上促进了模具工业的发展。模具材料是影响模具质量、性能和使用寿命的关键因素，也是模具工业发展中十分重要的一环。塑料模具材料仍以模具钢为主，模具钢的发展推动了工业产品向高级化、多样化、个性化、高附加值的方向发展。世界各国都把模具钢产量统计到合金工具钢中，其产量约占合金工具钢的70% ～80% 。各工业发达国家合金钢产量约占国产量的0.1%。我国模具钢已基本形成较完整的钢种体系，并有相应的国家标准GB/T1299-2000E2J 。

随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中，模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向发展，对塑料模具钢的性能的要求越来越高，塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。

影响塑料磨具钢选择的因素

塑料模具的零部件分为两大类：

一类为结构件，包括：浇注系统、导向件、顶模板、顶出机构、支承件等；

另一类为成型件，包括：型腔、型芯、嵌镶件等。

其中第一类零件可按机械零件的要求进行强度和结构设计，材料一般选用中低碳素结构钢、合金钢和碳工钢。而成型件由于结构复杂，要求工件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，接缝密合性好，对模具材料的力学性能、耐磨性及加工工艺都提出了专业要求。

1.模具的主要失效形式

由于模具的工作温度较高，压力较大，有的塑料材料易于与模具表面发生磨损和腐蚀作用，有时还会受到脱模带来的碰撞。其主要失效形式有以下三种：

（1）表面磨损

由于塑料中增强树脂填料，对模具型腔表面产生冲刷、磨损和腐蚀作用,从而影响到模具型腔表面粗糙度值升高,尺寸超差。

（2）变形

模具局部产生塑性变形，导致表面发生凹陷、皱纹、麻点和棱角堆塌等损坏。

（3）断裂

由模具局部应力集中导致的断裂现象。

2.模具的制造和使用要求

塑料模具对材料在强度和韧度上的要求低于冷作模和热作模，根据其失效形式和工作要求，其基本性能要求归纳为：

（1）足够的耐磨性

由于表面磨损是模具的主要失效形式之一，因此模具应当有足够的硬度，以保证模具的耐磨性，保证模具的寿命。通常需要选择合适的材料和恰当的热处理方法来满足硬度的要求。但当硬度达到一定值时，硬度对耐磨性的提高作用就不明显。

（2）减少热处理变形影响

由于注塑零件形状往往比较复杂，塑料模具在淬硬后很难加工，有时甚至无法加工。为了提高硬度，必须进行热处理。要采取适当的措施来减低热处理变形的影响，对于必须在热处理后进行加工的模具，应选用热处理变形小的材料。

（3）优良的切削加工性能

塑料模具的制造中切削加工成本常占大部分，为了延长切削刀具的使用寿命，保证加工表面质量，要求模具材料具有良好的切削加工性，对于预硬性材料，要求淬火后也有好的加工性。

（4）良好的抛光性能和刻蚀性

为获得高品质的塑料制品，模具内型腔的表面必须进行抛光以减小表面粗糙度值，为了保证模具具有良好的电加工性和镜面抛光性，花纹图案刻蚀性，模具钢应当是材料的纯洁度高，组织细微、均匀、致密，无纤维方向性。

（5）良好的耐腐蚀性能

注塑PVC或加有阻燃剂等添加剂的塑料制品时，会分解出具有腐蚀性的气体，对模具的表面有一定的化学腐蚀作用，制作这类模具时，应选用具有一定抗腐蚀能力的钢材。

常用模具钢的类别及特性

1.渗碳钢

渗碳钢由于退火后的硬度低、塑性好，可以采用冷挤压法成型，从而提高工效,减低成本。挤压复杂型腔时，退火后的硬度小于100HBS；挤浅型腔时，小于160HBS，挤压成型后，经渗碳、淬火和回火处理，表面硬度为53～62 HRC。达到表面耐磨性高，心部韧性好的要求。08Cr4NiMoV（LJ）是国内开发的冷挤压成型专用钢，具有成型性能优良、渗碳层深、热处理变形小、耐磨性好等优点。其淬火处理的最佳温度是850℃，回火温度可视模具工作条件选择。

2.调质型模具钢

工艺要求是在完成模具机械加工后，再进行调质处理，使模具达到较好的综合机械性能。一类是45、55等优质碳素钢，适宜于形状简单或精度要求不高、使用寿命不长的模具。可以选用SM45、SM55等塑料模具专用钢（YB/T094—1997、YB/T107—1997、YB/T129—1997），此钢材的纯净度好,力学性能稳定。另一类是合金钢，可以在调质后进行碳氮共渗，进一步提高耐磨性和抗蚀性。其中：40CrMo有良好的低温韧度和低的缺口敏感性，适于制作中型模具。42CrMo属于高强度钢，且有较高的疲劳极限，低温韧性好，适于制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。38CrMoA1是典型的渗碳钢，调质后渗氮处理，表面硬度高（大于850HV）并具有一定的抗蚀性。适用于PVC，PC的塑料模具。此外5CrNiMo、5CrMnMo等热作模具钢，在塑料模具中主要用于使用温度较高，耐磨性要求高的模具，如热固性塑料模。

3.预硬性塑料模具专用钢

可以直接使用已经预硬处理的模块、扁钢进行加工,避免了加工后再热处理所造成的各种缺陷，从而提高了模具的制作精度,同时缩短了制作周期。塑料模具钢的主流品种,可以划分为一般型和易切削型以及非调质型等几类。

模具钢的选用及热处理

塑料模具的制作成本中，加工和抛光占到了70%～80%，因此在选用模具材料时，应在保证模具使用性能要求的同时，尽可能地提高其加工工艺性能。其选用方法可按以下方式进行：

（1）根据塑料制品的种类和质量要求选用。

（2）根据塑料件的生产批量选用。在其它影响因素确定时,生产批量越小，对模具的耐磨性和使用寿命要求越低。因此，可选用性能指标低的材料。小批量时，可以选用调质型合结钢或碳结钢。中等批量（30～100万件）时，可以选用P20，5NiSCa，SM2等，大批量时，5NiSCa，PMS等。

（3）根据塑料件的尺寸大小及精度要求选用。对大型高精度的注射模，当塑料件生产批量大时，采用预硬化钢,以防止热处理变形。

（4）根据塑料件的复杂程度选用。应充分考虑模具的加工工艺性，尽量选用易切削，热处理变形小，耐磨性好的材料 。