国产P20(3Cr2Mo)模具钢的特性及应用实例

国产P20(3Cr2Mo)模具钢的特性及应用实例
　注塑模具的制造材料必须根据模具的工作条件和性能要求, 选用性能可靠、工艺性好、工作寿命长、经济实用的钢材。对于大型注塑模具来说, 其钢材的用量大、要求高。因此, 合理选择模具材料是非常重要的。
1　普通塑料模具材料
常见的塑料模具制造材料分为碳素结构钢、低碳低合金钢、合金工具钢和时效硬化钢等。塑料模具采用的碳素结构钢, 一般为45 号钢。它适合于批量生产的一般热塑性制品成型模具。随着高速成型机械的出现, 以及塑料产品的大型化、复杂化和精密化。为了保证模具材料的性能, 常在碳素结构钢中加入其它成份。因此, 碳素结构钢已逐渐被合金钢所替代。低碳低合金钢的退火硬度较低, 经渗碳、淬火回火处理后, 具有一定的硬度、强度和耐磨性。含碳量较高的合金工具钢, 适合于制造形状不太复杂的一般精度的塑料模具。时效硬化钢强度高、韧性好、耐磨、综合性能好, 适合于制造高精度塑料模具。
2　国产P20(3Cr2Mo)钢的性能
随着材料科学的发展, 越来越多的新钢材可用于模具制造业, 国产P20(3Cr2Mo)就是其中一种。国产P20(3Cr2Mo)是从美国引进的钢种, 属于预硬性塑料模具钢。
国产P20(3Cr2Mo)的化学成份: C 0.28%～0.4% , Si 0.2%～0.8% , Mn 0.6% ～1% , Cr 1.4% ～2% , Mo 0.3%～0.55% , P、S≤0.03%。
力学性能: 硬度HRC30, 抗拉强度δ_b =1250MPa, 屈服强度δ_0.2= 1140MPa, 伸长率δ₅ = 14%,断面收缩率= 4.58% , 冲韧性值δ_k = 11.5J / cm²。
物理性能: 相变点Ac₁ 770℃, Ac₃ 825 ℃, Ar₁ 640℃, Ar₃ 760℃, MS 300℃, Mf 120℃。线胀系数为α_18～300℃= 12.50 ×10^{- 6} /℃。
3　国产P20(3Cr2Mo)在电视机外壳注塑模具上的应用实例
电视机外壳前框和后盖模具属于大型注塑模具,成型时注塑压力很大, 闭模压力更高, 要求模具材料有高强度; 为了提高产品生产时的效率, 成型速度一般较快, 使模具成形表面温度在极短时间内升温, 要求模具有较高的耐热性和良好的导热性, 热变形要小; 电视机外壳塑料一般采用ABC或H IPS, 塑料中的添加物降低了塑料的流动性, 导致模具磨损和再成型时放出腐蚀气体腐蚀模具, 这又要求模具有良好的耐磨性和耐腐蚀性; 外壳的形状越来越复杂、精密,使模具的加工愈来愈困难。这又要求模材料具有良好的切削加工和镜面加工性能。
以前, 考虑到综合性能、热处理变形和材料成本、电视机外壳注塑模具一般采用45 号钢制造。相对来说, 国产P20(3Cr2Mo)钢有着更好综合性能, 特别是良好的切削加工、镜面加工性能和更高的热硬度、耐磨性。所以, 采用国产P20(3Cr2Mo)材料制造电视机外壳注塑模具更为合理。
毛坯制造工艺介绍: 坯料采用热锻。加热1100～1150℃, 始锻温度1050 ～1100℃, 终锻温度在850℃以上, 空冷。热处理淬火, 温度860 ～870℃油淬, 540～580℃回火处理, 若进行渗碳淬火处理, 其表面硬度可达HRC65。
实践证明, 改用国产P20(3Cr2Mo)材料制造电视机外壳模具效果较好。容易切削加工复杂的型腔, 大大地减少模具制作的抛光工作量。提高了加工质量, 成倍地增长了模具寿命。相同条件下用45 号钢制造的电视机外壳模具, 产量不足20万套, 模具就已损坏, 而且途中经常需要维修、打磨。现在采用国产P20(3Cr2Mo)材料后, 寿命可达40万套以上。
4　结束语
国产P20(3Cr2Mo)钢适合制造大型注塑模具, 特别是类似电视机一类的家电产品外壳塑料模。对于批量为几十万套的产品模具, 选用国产P20(3Cr2Mo)材料制造模具比传统的45号钢更优越。既提高了模具加工效率, 又保证了质量, 延长了模具寿命。
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