塑料制品已广泛应用于工业和日常生活中。塑料模具向精密化、大型化方向发展，对塑料模具钢的性能要求越来越高。塑料模具钢的性能取决于塑料类型、产品用途、成型方法和生产批量。一般要求塑料模具钢具有良好的综合性能，模具材料的强度和韧性不如冷热模具高，但热处理工艺简单、变形小或不变形、切割性能好、镜抛光性能、图案蚀刻性能等材料加工工艺性能要求高。

　　塑料模具钢所需的基本性能如下：

　　1)综合机械性能成型模具在工作过程中应受到不同的温度、压力、侵蚀和磨损。因此，模具材料需要均匀，无网状和带状碳化物。热处理过程应具有较小的氧化、脱碳和畸变倾向，热处理后应具有一定的强度。为保证足够的耐磨性，许多塑料模具经过调质后进行渗氮或镀铬等表面强化处理。

　　对于大型、复杂、精密的注射模具，切削性能通常预硬化到28~35HRC切割和研磨，然后投入所需的尺寸和精度，以消除热处理变形、氧化和脱碳的缺陷。常用于添加易切元素S、Co提高预硬的切削性能。

　　3)光盘、塑料透镜等塑料制品的表面粗糙度较高，主要由模具腔的粗糙度保证。一般来说，模具腔的粗糙度高于塑料制品。镜面加工性能与钢的纯度、组织、硬度和镜面加工技术有关。硬度高，显微组织细小均匀，非金属混合少，有利于改善镜面抛光。塑料模具钢通常采用真空熔化和真空除气。

　　4)图案蚀刻性能部分塑料产品表面要求图案清晰丰满，大型皮革压花版皮革工业要求模具钢具有良好的图案光刻性能。图案光刻性能对材料的要求与镜面抛光性能相似，钢纯度高，组织致密，硬度高。

　　5)氯和氟树脂的耐腐蚀性ABS在树脂中添加抗燃剂时，在成型过程中释放腐蚀性气体。因此，该塑料模具应采用耐腐蚀塑料模具钢、镀铬或镍磷非晶涂层。

　　此外，塑料模具钢还需要具有良好的预硬化性能、较高的冷压性能和补焊性能。

　　塑料模具钢可分为渗碳型、预硬化型、耐腐蚀型、及时硬化型和冷挤压型。它们的热处理如下。

　　1.热处理渗碳塑料模具钢

　　塑料模具零件冲击大，表面硬而心硬，通常采用渗碳工艺、碳氮共渗工艺等。

　　结构钢合金渗碳钢可用于一般渗碳部件，其热处理工艺与结构部件基本相同。塑料模具成型零件表面质量要求高，应采用专用钢。热处理的关键是选择先进的渗碳设备，严格控制工艺流程，确保渗碳层的组织和性能要求。

　　热处理行业的工艺标准可参照碳氮共渗工艺标准：JB/T3999-1999年钢渗碳与碳氮共渗淬火回火处理。

　　常用的渗碳橡塑模具钢有20种和20种Cr、l2CrNi2、l2CrNi3、l2Cr2Ni4、20Cr2Ni4钢等。

　　1)l2CrNi3钢l2CrNi3钢为中淬透合金渗碳钢，冷成型性能中等。钢碳含量低，添加合金镍、铬，提高钢淬火和渗碳层的韧性，特别是添加镍后，同时产生固体溶解强化，可显著提高钢的塑性。钢具有良好的锻造性能，锻造加热温度为1200℃,始锻温度1150℃,最终锻造温度大于850℃,锻后缓冷。

　　l2CrNi3钢主要用于冷挤压成型复杂的浅腔塑料模具或大中型塑料模具。切割制造塑料模具。模坯需要用正火处理，以提高切割加工性能。冷挤压成型腔锻造后必须软化退火工艺。

　　12CrNi当3钢采用气体渗碳工艺时，加热温度为900~920℃,保温6~7h,可获得0.9~1.0mm渗碳层预冷至800~850℃淬火后表面硬度可达56~62HRC,心硬度为250~380HBS。

　　2)20Cr2Ni4钢20Cr2Ni4钢为高强度合金渗碳钢，具有良好的综合力学性能，其淬透性和韧性超过l2CrNi3钢。锻造性能好，锻造加热温度1200℃始锻温度为1150℃,最终锻造温度大于850℃,锻后缓冷。

　　2.预硬化塑料模具钢的热处理

　　预硬塑料模具钢是指将热加工模块预先调整到一定硬度(一般分为10HRC、20HRC、30HRC、40HRC模具成型后，可直接使用四级钢，避免热处理引起的模具变形开裂，称为预硬化钢。预硬化钢最适合制作形状复杂的大中型精密塑料模具。常用的预硬橡塑模具钢有三种Cr2Mo(P20)、3Cr2NiMo(P4410)、8Cr2MnWMoVS、4Cr5MoSiVl、P20SRe、5NiSCa等。

　　1) 3Cr2Mo钢3Cr2Mo(现为SM3Cr2Mo)钢是最早列入标准的预硬化塑料模具钢，相当于美国P瑞典的20钢(ASSAB)的718、德国的40CrMnMo7、日本的HPM2钢等。3Cr2 Mo钢是GB/T 聚甲醛、ABS塑料、醋酸丁酸纤维素、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PEF)、聚乙烯(DPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)热塑性塑料，如注射模具。

　　我国某厂推荐3Cr2Mo钢强韧化热处理工艺：淬火温度840~880℃,油冷；600~650的温度℃,空冷，硬度28~33HRC。

　　美国标准(AISI, SAE)推荐的P热处理工艺：淬火温度为820~870℃,回火温度150~260℃,空冷，硬度58~64HRC (渗碳层表面硬度)。

　　2)8Cr2MnWMoVS (8Cr2S)为提高预硬化钢的切割加工性能，在保证原有性能的前提下，加入一种或多种易切合金元素，成为易切合金。

　　8Cr2S钢是我国开发的一种易于切割和预硬化的高碳钢。该钢不仅用于制造精密零件的冷冲压模具，还用于制造预硬化塑料成型模具。钢具有韧性高、切割加工性能好、镜面抛光性能好、表面处理性能好、渗氮、硼、铬、镍等表面处理。

　　8Cr2S40~42HRC切削相当于退火Tl0A钢(200HBS)加工。综合力学性能好，可研磨抛光Ra0.025μm,钢具有良好的光刻浸蚀性能。

　　8Cr2S钢淬火加热温度为860~920℃,油冷淬火或240~280℃硝盐中温淬火。直径100mm钢空冷淬火可淬火，淬火硬度为62~64HRC。回火温度可达550~620℃回火硬度为40~48HRC。因加有S,预硬度为40~48HRC的8Cr2S钢坯的加工性能和调整质量为30HRC类似碳素钢。

　　3.及时硬化塑料模具钢的热处理

　　对于复杂、精密、使用寿命长的塑料模具，模具材料在使用状态下必须具有较高的综合力学性能，因此必须采用最终热处理。但采用一般的最终热处理工艺，往往会导致模具处理变形，模具精度难以满足要求。固体溶解后，及时软化橡木塑料模具钢(一般为28~34HRC),可切割加工，冷加工后及时处理，综合力学性能高。及时热处理变形小，一般具有焊接性能好、渗氮等优点。适用于制造复杂、精密、寿命长的塑料模具。

　　时效硬化塑料模具钢包括马氏体时效硬化钢和沉淀(沉淀)硬化钢。

　　1)马氏体时效硬化钢马氏体时效硬化钢具有加工性好、焊接性能好、热处理工艺简单等优点。典型的钢种是18Ni屈服强度可达1400~3500系列MPa。虽然这种钢模价格昂贵，但由于使用寿命长，综合经济效益仍然很高。

　　2)沉淀(沉淀)硬化钢沉淀硬化型钢也是通过固溶处理和沉淀沉淀第二相强化的，硬度为37~43HRC能满足某些塑料模具成型零件的要求。市场以40HRC预硬化供应仍具有令人满意的切割加工性能。钢冶金质量高，一般采用特殊冶炼，纯度、镜磨、腐蚀加工良好，使模具精度和精度保持良好。焊接良好，表和心硬度均匀。

　　硬化塑料模具钢的代表钢号为25CrNi3MoAl,相当于美国的低碳中合金钢P21钢。沉淀硬化钢的模具零件通过渗氮处理模具的耐磨性、耐咬合性和使用寿命。

　　4.耐腐蚀塑料模具钢的热处理

　　生产对金属有腐蚀作用的塑料制品时，工作部件采用耐腐蚀钢制成。常用的钢种有Crl3型

　　和9Crl加固的马氏体不锈钢，如8钢。

　　9.1.4耐腐蚀塑料模具钢的热处理规范

　　序号

　　钢号

　　热处理

　　硬度

　　备注

　　1

　　Crl3系列

　　980~1050℃油冷,650~700℃回火，油冷。渗氮可以提高表面硬度和耐磨性，但耐腐蚀性会降低

　　229~341HBS

　　2

　　9crl8

　　850℃预热,1050~1100℃奥氏体化油冷-80℃冷处理,160~260℃回火3H,130~140℃应力退火15~20h

　　58~62HR

　　3

　　S-STAR

　　第一次预热500℃,第二次预热80℃,1020~1070奥氏体化温度℃,空冷、油冷或气冷均可，回火：①200~400需要腐蚀性℃回火,按60~90min/25mm;②要求高硬度，490~510℃回火,按50~90min/25mm

　　高精度模具零件需要冷处理

　　用预硬化钢交付， 31~34HRC;淬火回火交货，≤229HBS

　　日本大同特钢公司

　　需要指出的是，现有不锈钢标准钢号制成的塑料模具钢成型零件，表面质量要求难以满足。因此，开发了耐腐蚀镜塑料模具钢。因此，开发了耐腐蚀镜塑料模具钢。例如，法国已经进入中国市场CLC2 316 H钢(同类型德国X36CrMol7)是防腐镜面塑料模具钢的预硬化型。

　　耐腐蚀塑料模具钢零件的热处理与普通不锈钢产品基本相同。其热处理工艺可参照我国行业标准：ZB/T36017-1990年不锈钢及耐热钢热处理。