4.11 SM45鋼、SM50鋼及SM55鋼

由于碳素塑料模具鋼具有可加工性好、價(jià)格便宜、原材料來(lái)源方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制造形狀簡(jiǎn)單的小型模具或精度要求不高、使用壽命不需要太長(zhǎng)的模具。對(duì)于熱塑性塑料注射模具，一般采用碳含量為0.4%～0.6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的碳素模具鋼制造。

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%～0.6%的碳素塑料模具鋼，目前國(guó)際上廣泛使用的牌號(hào)是日本JIS G4051標(biāo)準(zhǔn)中的S45C～S58C系列；我國(guó)普遍使用SM45、SM50、SM55鋼，其扁鋼、熱軋厚鋼板和模塊的產(chǎn)品質(zhì)量，在相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 107—1997、YB/T 094—1997、YB/T 129—1997有專門的規(guī)定。這類鋼除了制造塑料模具之外，還廣泛用于制造塑料模架。

4.11.1 SM45鋼

1.性能特點(diǎn)

SM45鋼屬優(yōu)質(zhì)碳素模具鋼，與45鋼相比，差別在于S、P含量低，鋼的純凈度好。一般以熱軋、熱鍛或正火狀態(tài)的扁鋼、厚鋼板、模塊供貨。用于制造較大模具，壽命不盡如人意；制造小型模具時(shí)，有些單位用熱水淬火代替調(diào)質(zhì)，硬度為255HBW。鋼中碳含量中等，形狀簡(jiǎn)單的模具一般采用水淬油冷，形狀復(fù)雜的模具水淬易裂，應(yīng)采用聚合物水溶液冷卻。SM45鋼的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，貨源充足，淬火后有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強(qiáng)韌性和一定的耐磨性。

2.化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及對(duì)應(yīng)牌號(hào)（見(jiàn)表4-47）

表4-47 SM45鋼的化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及對(duì)應(yīng)牌號(hào)

3.熱處理工藝（見(jiàn)表4-48）

表4-48 SM45鋼熱處理工藝

（續(xù)）

4.力學(xué)性能

SM45鋼不同溫度回火后的力學(xué)性能見(jiàn)圖4-24，不同直徑SM45鋼調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能見(jiàn)表4-49。

圖4-24 SM45鋼不同溫度回火的力學(xué)性能

注：1.試樣直徑為φ10mm，840℃水淬。

2.試驗(yàn)用鋼成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.43C，0.27Si，0.61Mn。

表4-49 不同直徑SM45鋼調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能

（續(xù)）

注：試驗(yàn)用鋼成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.44C，0.31Si，0.74Mn，0.031S、0.018P。

5.淬透性

SM45鋼淬透性曲線見(jiàn)圖4-25。

6.應(yīng)用

1）可用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具。

2）制造小型塑料模具、模架。

4.11.2 SM50鋼

1.性能特點(diǎn)

SM50鋼與50鋼相近，但鋼的純潔度更高，碳含量的波動(dòng)范圍更窄，力學(xué)性能更穩(wěn)定。該鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后有一定的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，且價(jià)格便宜，可加工性好，適宜制造形狀簡(jiǎn)單的小型塑料模具或精度要求不高、使用壽命不需要很長(zhǎng)的塑料模具等；該鋼焊接性、冷變形性比SM45鋼差。

2.化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及對(duì)應(yīng)牌號(hào)（見(jiàn)表4-50）

圖4-25 SM45鋼淬透性曲線

注：第一汽車制造廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)用鋼（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）共66爐：0.42～0.50C，0.50～0.80Mn，0.17～0.37Si；奧氏體化溫度840℃。

表4-50 SM50鋼的化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及對(duì)應(yīng)牌號(hào)

3.熱處理工藝（見(jiàn)表4-51）

表4-51 SM50鋼的熱處理工藝

4.力學(xué)性能

SM50鋼不同溫度回火后的力學(xué)性能見(jiàn)表4-52，SM50鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系見(jiàn)圖4-26和圖4-27。

表4-52 SM50鋼不同溫度回火后的力學(xué)性能

圖4-26 力學(xué)性與回火溫度關(guān)系

注：820℃油淬。

圖4-27 力學(xué)性能與回火溫度關(guān)系

注：840℃水淬，試樣直徑為φ10mm。

5.淬透性曲線

SM50鋼淬透性曲線如圖4-28所示。

圖4-28 SM50鋼淬透性曲線

注：奧氏體溫度為840℃，晶粒度為6～8級(jí)。

6.應(yīng)用

1）用于制造一般塑膠模具的底板、墊板，中、小型模具。

2）精度要求不高、受力不大、生產(chǎn)批量小的模具。

3）模具彈簧等。

4.11.3 SM55鋼

1.性能特點(diǎn)

SM55鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學(xué)成分與高強(qiáng)中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼——55鋼相近，但該鋼的純凈度更高，碳含量的波動(dòng)范圍更窄，力學(xué)性能更穩(wěn)定。該鋼熱處理后有高的表面硬度、強(qiáng)度、耐磨性和一定的韌性，一般在正火或調(diào)質(zhì)后使用。該鋼的價(jià)格便宜，可加工性中等，當(dāng)硬度為179～229HBW時(shí)，相對(duì)加工性為50%；但焊接性和冷變形性均低。

2.化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及相應(yīng)牌號(hào)（見(jiàn)表4-53）

表4-53 SM55鋼的化學(xué)成分、臨界點(diǎn)及相應(yīng)牌號(hào)

（續(xù)）

3.熱處理工藝（見(jiàn)表4-54）

表4-54 SM55鋼熱處理工藝

4.力學(xué)性能

回火溫度對(duì)SM55鋼力學(xué)性能的影響見(jiàn)表4-55。SM55鋼鋼坯尺寸大小對(duì)力學(xué)性能的影響見(jiàn)表4-56。

表4-55 回火溫度對(duì)SM55鋼力學(xué)性能的影響

注：試樣尺寸為φ5mm，850℃加熱，淬入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%NaCl水溶液。

表4-56 SM55鋼鋼坯尺寸大小對(duì)力學(xué)性能的影響

（續(xù)）

5.淬透性

SM55鋼淬透性曲線如圖4-29所示。

圖4-29 SM55鋼淬透性曲線

注：奧氏體化溫度為840℃，晶粒度為6～8級(jí)。

6.應(yīng)用

1）可用于制造較大型的、性能要求一般的塑料精密模具。

2）用于不需要經(jīng)過(guò)熱處理的模具零件。

3）用于不太精密的模具淬硬件。