模具钢 - P20 或不是 P20？

在任何地方询问任何模具制造商最常用的模具钢是什么，他或她可能会毫不犹豫地说“P20模具钢”。P20 几乎是注塑模具钢的同义词，这是有充分理由的。

P20是什么？这种流行的材料在成分上与航空航天 41XX“铬钼钢”非常相似。碳含量通常为 0.40%，因此 P20 是一种油硬化钢，在 830C 下彻底浸泡后淬火也就不足为奇了。P20 也是通用且易于使用的：它在 780C 下退火，并且可以在非常低的温度下回火并保持空气冷却。

例如，可以在低至 100C 的温度下将中等截面回火到 51HRc，重要的是，P20 可以在最终加工前以合理的 480C 进行应力消除，同时仍然是空气冷却。所有这些温度和冷却条件都可以从广泛可用的来源获得，并具有出色的控制能力，允许对型腔进行重型、高速粗加工，例如，能够在最终、更温和的精加工之前释放应力。

虽然基础钢具有 50 以上 HRc 的硬度，但如果需要硬度和耐腐蚀性，P20 可以进行表面硬化至 50 的高 HRc，并容易氮化至 60HRc。外壳深度可达半毫米。镀铬是另一种选择，但建议进行适度的回火浸泡以防止氢脆。

从热处理的角度来看，使用 P20 有两大优势。首先是热处理人员熟悉材料，可以利用大量经验推荐适合特定工作的型材。另一个是 P20 通常可以在预硬化和回火状态下进行加工，然后在必要时进行后加工处理。

然而，使用预硬化等级会增加模具制造商的压力。深腔需要厚截面块，如果热处理不当，将产生明显的“壳芯”效应。如果加工过程剥去外层，残余应力会使块体变形，需要进行一次或多次应力消除处理。可以使用特殊 P20塑料模具钢牌号提高硬度.... 向您的工具钢供应商和/或热处理商寻求建议。

与大多数工具钢应用一样，材料选择是在所需性能之间进行权衡。例如，含硫量高的钢以优异的机械加工性而闻名，但抛光效果很差。具有显着镍含量的“改进型”P20 有助于提高均匀性，同时保持良好的抛光性。

良好的抛光性是 P20 钢的标志，但对于需要非常接近公差的镜面光洁度的表面，改性 P20 化学物质可用于专门的工作，如镜头模具。纹理饰面还需要在整个表面上保持一致的硬度，以避免纹理深度、雾度和光泽度问题。酸蚀涂层特别容易受到成分问题的影响，因为酸优先侵蚀金属晶界……不均匀的钢在蚀刻时会出现明显的凹坑。

合金元素是提高一致性的一种方法，但铸造块的方式也很关键。真空重熔和粉末冶金等先进生产技术可以生产更清洁、更一致的钢材，但成本自然更高。

然而，除了短期的低成本模具外，廉价钢材并不是控制成本的明智之选。例如，加工可能是模具成本的最大组成部分，而不一致的硬度会磨损工具并降低进给和速度。

模具修复也可以考虑。几乎所有修复工具的热影响区都比母材硬得多……这会影响表面纹理。焊接过程中的预热和后加热对于减少硬度不匹配以及防止因匆忙进行即时维修而经常发生的裂纹至关重要。模具焊接是一门专业工艺，只能由熟悉模具钢和工具钢的专家来完成。

什么规格？

由于来自许多供应商的多种化学品，在当今环境中很难定义“P20”。可以为特定应用订购具有精细控制成分的改进等级以及镍等额外元素。例如，模具的尺寸、所需的硬度、所需的表面光洁度、研磨性树脂填料的存在或由 PVC 形成的腐蚀性气体，都需要仔细选择钢种。

一些非 P20 牌号在模具应用中效果很好，但会带来可能有用也可能没用的独特性能。例如，钒钢可能具有出色的红硬性，这在注塑模具中并不重要，但在严苛的应用中也可以保持良好的抛光和耐磨性。

没有单一的“最佳”模具钢，因此，P20 配方已演变成一个因供应商甚至地理区域而异的系列。用“P20”制造的中国模具的钢成分可能与日本、欧洲或加拿大模具的钢成分大不相同。

与内部具有强大可追溯性和质量保证系统的值得信赖的供应商打交道是消除意外的好方法。最后，P20 仍然是注塑模具制造的热门选择，因为它兼顾了性能平衡、随时可用、合理的成本，也许最重要的是，凭借多年的车间经验带来的舒适度。

随着越来越大的模具在每个项目中都代表着更大的风险，很少有工具所有者会在未经证实的材料上冒险，除非性能优势很大，或者应用程序没有其他选择。P20钢材 将在很长一段时间内出现。