特殊的塑料模具钢

　　低C-Ni-Al-Cu系析出硬化型钢

　　该类钢的代表为NAK55及AK80(大同品)。它们在20世纪60年代后期相继得到开发，20世纪70年代得以量产。它们作为高性能塑料模具钢，不仅在日本国内，而且在中国、东南亚等和地区也得到了普及。

　　NAK钢以0.1%C-3%Ni-1%Al-1%Cu为主要化学成份，其中的NAK55钢是硫的质量分数为0.2%的易切削钢，NAK80钢则将硫的质量分数控制在0.003%以下，为了达到更高的镜面性的钢种。

　　图1-1所示为析出硬化钢的强化机理，图1-2所示为低C-Ni-Al-Cu系析出硬化钢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℃，使固溶于基体中的Ni/Al/Cu以Ni3Cu在基体内析出。此时产生的微细应变使基体得到强化，硬度上升到40HRC左右。

　　该预硬钢的硬度可达40HRC，所以不仅耐磨性较好，而且具备预硬析出硬化型钢所特有长处。先是韧性虽低，但切削性出色。

　　其次是预硬钢不用担心热处理尺寸变化和热处理变形。再次是进行堆焊及电火花加工时，即使局部升温超过相变点，冷却后也只是形成固溶体，并由于是低碳成份，所以硬度只有30HRC左右，不用担心局部出现淬火开裂。同时，电火花加工时变质层也较容易研磨清除。修补时用同种金属焊接后再以时效温度加热并保温，相当于进行了时效处理，硬度可回升到初期的40HRC左右。由此可消除焊接部分与母材的硬度差异，在后续进行蚀纹加工、镜面研磨抛光等时也会得到与母材相同的效果，看不出痕迹。图1-3所示为焊接之前和时效处理后的蚀纹加工面及研磨面的对比。由此可了解到焊接部位时效后呈现出与母材相同的均匀蚀纹面和研磨面。

　　进一步来看，NAK钢是重熔精炼钢。其中的NAK55钢采用的是真空电弧重熔(VAR)NAK80钢采用的是电渣重熔(ESR)均可形成纯净均匀且微细的组织。

　　图1-4所示为NAK钢(NAK55和NAK80)的显微组织。NAK55钢为改善切削性而加入了S，可看到其硫化物的分布。其硬度虽然达40HRC，却与硬度为30HRC的Cr-Mo钢具有相同的切削性。

　　NAK钢广泛用于汽车内饰件、家电、办公自动化设备的壳体、化妆品容器等塑料产品的成形。特别是NAK80钢适用于镜面研磨和电火花加工表面要求高的模具，NAK55钢则发挥其易切削的特性，除了用于注射成形模具外，还用于橡胶模及各种夹具配件等。

　　目前被称为黑亮面的液晶电视的黑色外框需求量有所增加，所用模具的镜面要求也更加严格。作为无痕成形工法的急冷急热成形法得到了广泛应用，由于模具水孔中需通入水蒸气，因此提高耐蚀性已成为当务之急。为此，析出硬化型的NAK钢钟得到了进一步改善。