1 引言

近年来，随着塑料工业的迅速发展，对成型模具提出了越来越高的要求，不但要求高的强韧性，而且还应具有一定的耐腐蚀性能，在制造聚氯乙烯PVC或添加阻燃剂的ABC一类塑料制品的成形过程中都会产生HCl、SO2等腐蚀性气体，对模具有一定的腐蚀作用，因此要求此类塑料制品的模具应具有耐腐蚀性能。

国外耐蚀塑料模具钢的生产和研究已经很成熟，品种也很完善，如瑞典ASSAB的S-136、德国的、日本大同的S-STAR、奥地利百禄的M310等。我国每年耐蚀塑料模具钢的产量约一万吨，而且质量与国外相比差距很大，性能不稳定，寿命低，大部分依靠进口。

本文通过对国外耐蚀塑料模具钢的化学成分、气体含量、纯净度、硬度、显微组织、耐腐蚀性等解剖及质量分析，为提高国内耐蚀塑料模具钢质量提供参考依据。

2 解剖试样

解剖的国外耐蚀塑料模具钢牌号及国家见表1所示。

3 解剖结果与讨论

3.1 化学成分

国外耐蚀塑料模具钢化学成分如表2所示。

从表2可以看出，采用中碳、高铬马氏体不锈钢，C含量0.30%～0.40%，Cr含量13.0%～16.0%，并用Ni、Mo、V进行合金化，且各国控制含量不同，Ni、Mo含量不超过1%，V含量不超过0.3%，P含量普遍较高，非含硫钢S含量控制的很低，Cu含量亦很低，含硫钢Mn/S比为1.78，且Cu含量略高。

表1 解剖试样钢种及国家钢种国家M300奥地利百禄M310奥地利百禄1.2316德国1.2085德国D-STAR日本大同

表2 化学成分（%）C S P V钢种M300 M310 1.2316 1.2085 D-STAR 0.38 0.385 0.29 0.305 0.385 Mn 0.63 0.36 0.94 1.41 0.36 Si 0.48 0.77 0.34 0.40 0.98 0.002 0.002 0.002 0.079 0.001 0.019 0.026 0.021 0.022 0.020 Ni 0.82 0.26 0.53 0.59 0.23 Cr 15.64 14.19 14.40 15.38 13.61 Mo 1.00 0.60 1.11 0.13 0.09 0.08 0.19 0.033 0.01 0.24 Cu 0.10 0.09 0.08 0.21 0.06

国外耐蚀塑料模具钢采用的是中碳（0.3%～0.4%）、高铬（13%以上）马氏体不锈钢，适量添加镍、钼、钒合金化，为改善切削加工性能采用硫系易切削钢。

马氏体不锈钢含铬量大于12%，可使钢的电极电位明显升高，因而耐蚀性有明显提高，但这类钢含碳量增加，钢的硬度、耐磨性及切削性能显著提高，而耐蚀性能下降，所以兼顾耐蚀性和耐磨性，国外耐蚀塑料模具钢含铬量均在13%以上，高的可达16%，含碳量0.3%～0.4%，即可保证足够的耐磨性，对耐蚀性的降低影响亦不很大。

国外耐蚀塑料模具钢中添加镍、钼、钒合金元素。铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素，在铬钢中加入镍可进一步提高基体的电极电位，从而进一步提高耐蚀性，但镍较为稀缺且昂贵，从成本角度考虑，不适宜多加。在Fe-Cr、Fe-Cr-Ni不锈钢中加入钼能形成更稳定的钝化膜，提高耐蚀性。钒是细化晶粒元素，使碳化物弥散分布，可以减少微电池数目，从而改善钢的耐蚀性。

由于有些模具的形状非常复杂，加工精度要求高，模具加工难度很大，要求模具钢具有良好的可加工性能，从解剖的化学成分结果看，为改善切削加工性能，国外耐蚀塑料模具钢采用硫系易切削钢，硫是易切削元素，对改善钢的切削性能非常有效。但硫虽然能够显著提高钢的切削性能，然而硫在钢中形成的硫化物夹杂会降低钢的耐腐蚀性能，不适合在耐蚀塑料模具钢中使用，为了避免此缺点，可在钢中加入铜来提高钢的切削性能。

3.2 气体含量

从表3中数据看，国外耐蚀塑料模具钢气体含量普遍偏高，特别是氮含量从数据结果看有意高控，而且氮含量高的氢含量亦较高，如M300、M310、1.2085，氧含量有高有低。

表3 气体含量H O N钢种M300 M310 1.2316 1.2085 D-STAR 6.2 5.8 2.3 3.7 3.4 12 33 15 29 12 460 890 248 469 187

从解剖的国外耐蚀塑料模具钢气体含量结果看，钢中氢含量较高，氮含量亦较高，氮含量高可使钝化膜中富集Cr2N，从而使钝化膜中Cr浓度提高，进一步提高耐蚀性。钢中氢、氧含量高，可以分析出用电渣工艺来保证钢的纯净度，从而达到优良的抛光性能和耐蚀性能，钢中加入氮，通过加压保护气氛电渣重熔，重熔时加入氮气和氩气，没有氧气，纯净度提高，改善了模具的抛光性能和耐蚀性能。

3.3 纯净度

解剖的国外耐蚀塑料模具钢中氧化物夹杂基本没有，由于低硫钢中硫含量很低，基本没有硫化物夹杂，高硫钢中硫化物夹杂较多，如图1所示。

图11.2085钢硫化物

耐蚀塑料模具钢在使用时不但要求具有良好的耐蚀性，还应具有一定的抛光性能，钢中非金属夹杂物含量高影响钢的抛光性能，特别是脆性的氧化铝夹杂和点状不变形夹杂降低钢的抛光性能，解剖的国外耐蚀塑料模具钢氧化铝夹杂和点状不变形夹杂基本没有。

文章来源：《解剖科学进展》 网址: http://www.jpkxjz.cn/qikandaodu/2021/0312/569.html