特殊塑料模具钢

低C-Ni-Al-Cu硬化型钢的系析

这种钢的代表是NAK55及AK80(大同品牌)。它们在20世纪60年代末开发，在20世纪70年代大规模生产。作为高性能塑料模具钢，不仅在日本，在中国、东南亚等**和地区也很受欢迎。

NAK钢以0.1%C-3%Ni-1%Al-1%Cu主要化学成分，其中NAK55钢是硫的质量分数为0.2%的易切削钢，NAK80钢将硫的质量分数控制在0.003低于%，为了达到更高的镜面钢种。

图1-1图为硬化钢的强化机化机制1-2所示为低C-Ni-Al-Cu硬化钢的系析NAK的特性。在固溶化加热状态下，组织变成奥氏体相，其后冷却时基体成为呈现原奥氏体晶界的贝氏体组织。然后加热到约500℃，固溶于基体Ni/Al/Cu以Ni3Cu在基体中沉淀。此时产生的微细应变强化了基体，硬度上升到40HRC左右。

          图1-1  硬化钢的强化机理分析 

预硬钢的硬度可达40HRC，因此，它不仅具有良好的耐磨性，而且具有预硬沉淀硬化钢的独特优点。首先，虽然韧性低，但切削性好。

   图1-2 低C-Ni-Al-Cu硬化钢的系析NAK的特性  

其次，预硬钢不必担心热处理尺寸的变化和热处理的变形。第三，在堆焊和电火花加工过程中，即使局部加热超过相变点，冷却后也只会形成固体溶解，硬度为低碳成分30HRC左右，不要担心局部淬火和开裂。同时，电火花加工过程中的变质层也更容易研磨和去除。修复时，用同一金属焊接，然后在及时温度下加热保温，相当于及时处理，硬度可以回升到初始阶段40HRC左右。这样可以消除焊接部分和母材之间的硬度差异，在后续的腐蚀加工、镜面研磨和抛光中也会得到与母材相同的效果，看不到痕迹。1-3所示是焊接前及时处理后的蚀纹加工面和研磨面的对比。由此可以理解，焊接部位的时效性表现出与母材相同的均匀蚀纹表面和研磨表面。

        图1-3 析出硬化钢焊接修补的特点  

进一步看，NAK钢是重熔炼钢。NAK55钢采用真空电弧重熔（VAR）NAK80钢采用电渣重熔（ESR）可形成纯净、均匀、微细的组织。

图1-4所示为NAK钢（NAK55和NAK80）显微组织。NAK55为了提高切削性，增加了钢材S，硫化物的分布可见一斑。虽然硬度达到了40HRC，却与硬度为30HRC的Cr-Mo钢具有相同的切削性。

          图1-4  NAK钢的显微组织 

NAK钢广泛应用于塑料制品的成型，如汽车内饰、家电、办公自动化设备外壳、化妆品容器等。NAK80钢适用于镜面研磨和电火花加工表面要求高的模具，NAK55除注射成型模具外，钢还用于橡胶模具和各种夹具配件。

目前，液晶电视对黑色外框的需求越来越大，对模具的镜面要求也越来越严格。急冷急热成形法作为一种无痕成形工到了广泛的应用。由于模具孔中需要水蒸气，因此提高耐腐蚀性已成为当务之急。因此，硬化型的沉淀NAK钢钟得到了进一步改善。

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