一、PA 塑料特性對模具材料的核心要求

PA 塑料（聚酰胺）結(jié)晶性強，成型收縮率波動較大，且玻纖增強型號（如 PA66+30% 玻纖）在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，這對模具材料提出了針對性要求。玻纖會顯著加劇模具磨損，是導(dǎo)致模具表面刮傷的主要原因，因此模具材料需根據(jù) PA 類型匹配相應(yīng)性能，以保障數(shù)十萬至百萬次的使用壽命。

普通非增強 PA（如 PA6、PA66 純料）對模具要求相對基礎(chǔ)，具備基本耐磨性和拋光性即可；而含玻纖、礦物填充的增強 PA，則要求模具材料同時具備高硬度、強耐磨性和抗黏著磨損能力，還需避免因脆性過高引發(fā)開裂。

二、模具材料選擇的核心原則與性能維度

（一）選材核心原則

選材需遵循 “匹配需求，平衡成本” 的邏輯，明確四個關(guān)鍵前提：產(chǎn)品表面精度要求（如鏡面需達(dá)到極高光滑度）、生產(chǎn)批量大?。ㄐ∨客ǔ５陀?1 萬模次，大批量超過 50 萬模次）、PA 填充類型及含量、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。要避免兩種問題：一是沒必要用高價耐蝕鋼造成浪費，二是因材料耐磨性不夠?qū)е履＞咛崆皥髲U。

（二）關(guān)鍵性能指標(biāo)解析

硬度與耐磨性

耐磨性主要與鋼材的碳含量、合金總量和內(nèi)部晶粒結(jié)構(gòu)相關(guān)。實踐中，硬度在 HRC52-58 之間最為合適：低于 HRC52 時（如 718H 鋼），容易因硬度不足出現(xiàn)表面刮花；高于 HRC58 則會使材料韌性下降，增加開裂風(fēng)險。

耐腐蝕性與拋光性

當(dāng) PA 含有阻燃劑時，高溫下可能分解出酸性物質(zhì)，此時需選用鉻含量不低于 13% 的耐蝕鋼（如 S136），其表面形成的保護(hù)膜能大幅降低腐蝕速度。拋光性能取決于鋼材純度，經(jīng)電渣重熔處理的鋼材（如 STAVAX ESR）雜質(zhì)更少，可實現(xiàn)鏡面拋光，避免出現(xiàn)麻點缺陷。

加工與熱穩(wěn)定性能

通用鋼（如 P20）未熱處理前硬度較低，CNC 加工起來更省力，效率比耐磨鋼高不少，但耐熱疲勞性能較差；耐磨鋼（如 H13）經(jīng)淬火回火處理后，能承受 PA 成型所需的 250-300℃高溫，熱裂紋出現(xiàn)的時間比普通鋼晚得多。

三、典型 PA 模具材料分類與適用場景

（一）通用型材料（小批量生產(chǎn)）

代表型號有 3Cr2Mo、718H，硬度在 HRC30-45 之間，適合生產(chǎn)純 PA 產(chǎn)品（如齒輪、軸承），能滿足 10 萬模次以內(nèi)的生產(chǎn)需求。這類鋼材加工成本低，但用于玻纖增強 PA 時，壽命會大幅縮短，可能不到 5 萬模次就需要拋光維護(hù)。

（二）耐磨型材料（大批量增強 PA）

以 H13、4Cr5MoSiV1 為代表，硬度達(dá)到 HRC52-58，屬于中碳高合金鋼。在生產(chǎn) PA66+30% 玻纖制品的模具中，使用壽命能達(dá)到 80-120 萬模次，是通用鋼的十幾倍。需要注意的是，盡量不要選用高碳高鉻萊氏體鋼，其內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)容易引發(fā)黏著磨損。

（三）高精度耐蝕型材料（高端產(chǎn)品）

S136、STAVAX 等型號鋼材，硬度在 HRC48-52 之間，同時具備良好的耐腐蝕性，適合醫(yī)療、食品級 PA 制品（如輸液器接頭）的模具。經(jīng)過 TD 涂層處理后，表面摩擦系數(shù)降低，使用壽命可進(jìn)一步延長至 150 萬模次。

（四）新型材料與技術(shù)

金屬 3D 打印模具（如馬氏體時效鋼 300）通過優(yōu)化設(shè)計，重量能減輕三分之一以上，試模周期從兩周縮短到三天。雖然壽命只有 10-15 萬模次，但非常適合需要快速迭代的新產(chǎn)品開發(fā)。

四、材料失效案例與優(yōu)化方案

某汽車用 PA66+30% 玻纖齒輪模具，初期選用 P20 鋼，僅生產(chǎn) 8 千模次就出現(xiàn)型腔刮傷，表面光滑度明顯下降。分析發(fā)現(xiàn)，問題出在 P20 鋼硬度不足（僅 HRC32），無法抵抗玻纖顆粒的磨粒磨損。

優(yōu)化方案是更換為 H13 鋼，并進(jìn)行真空淬火處理（550℃回火 2 次），使硬度提升到 HRC54，同時對型腔進(jìn)行鏡面拋光。改進(jìn)后，模具運行 60 萬模次仍未出現(xiàn)明顯磨損，維護(hù)成本降低了 70%。

總結(jié)

PA 注塑模具材料選擇需建立 “性能 - 需求 - 成本” 的匹配模型：純 PA 小批量生產(chǎn)優(yōu)先選 718H 等通用鋼；玻纖增強 PA 大批量生產(chǎn)必須采用 H13 等耐磨鋼；高端耐蝕場景則選用 S136 等專用鋼。通過將硬度控制在 HRC52-58 區(qū)間、選擇合適的中碳高合金成分、配合優(yōu)質(zhì)冶煉工藝和精準(zhǔn)熱處理，就能實現(xiàn)模具壽命與綜合成本的最優(yōu)平衡。