第二章：模具材料选型

做非球面模具这么多年，我最大的感触就是——材料选对了，项目就成功了一半。这话一点都不夸张。

你想想看，模具钢就像房子的地基。地基没打好，后面装修得再漂亮也白搭。今天我就把常用的几种模具钢，以及相关的热处理、镀层技术，掰开了揉碎了讲给你听。

2.1 常用模具钢：NAK80、STAVAX、S136

这三兄弟，做非球面模具的应该都打过交道。它们各有各的脾气，选对了是帮手，选错了是坑。

NAK80

我个人最喜欢NAK80的一点——它预硬到HRC 40左右，省去了热处理环节。说白了，你拿到料直接开干，不用操心变形问题。

我在项目中遇到过一个小批量试产，客户催得急。当时果断选了NAK80，从下料到试模只用了两周。要是换别的钢，光热处理就得等一周。

但NAK80有个短板：耐磨性一般。大批量生产时，模仁边缘容易磨损。嗯，这里要注意，如果你的产品寿命要求超过10万模次，我建议你慎重考虑。

STAVAX

STAVAX（也叫S136 SUP）是不锈钢里的优等生。它的耐腐蚀性极好，抛光性也一流。

我记得有一次做医疗镜片模具，要求表面粗糙度Ra < 5nm。当时试了好几种材料，最后只有STAVAX能稳定达到这个水平。为什么？因为它组织均匀，没有大颗粒碳化物。

不过STAVAX价格贵，加工难度也大。你想想看，硬度和韧性都要兼顾，加工时刀具磨损特别快。

S136

S136是STAVAX的「平民版」。性能接近，但价格便宜不少。

我建议预算有限的中小企业，可以先从S136入手。它的抛光性虽然比STAVAX差一点，但做到Ra 10nm以内完全没问题。

下面这张表，是我自己整理的对比数据，你可以直接拿去用：

特性	NAK80	STAVAX	S136
预硬硬度	HRC 40	HRC 30-32（可热处理）	HRC 28-32（可热处理）
热处理后硬度	无需热处理	HRC 52-54	HRC 48-52
抛光性	良好（Ra 10nm）	优秀（Ra < 5nm）	良好（Ra 10nm）
耐腐蚀性	一般	优秀	良好
耐磨性	一般	优秀	良好
价格	低	高	中
适用场景	小批量、快速试模	高精度、大批量、医疗	通用型、性价比之选

2.2 热处理工艺对模具寿命的影响

热处理这事，很多人觉得交给热处理厂就行了。其实不然。你想想看，同样的材料，热处理做得好和不好，模具寿命能差3倍以上。

我曾经吃过一次亏。有一批S136模具，热处理后硬度只有HRC 46，比预期低了6度。结果生产到5万模次时，模仁表面就出现了压痕。后来查原因，是淬火温度没控制好，奥氏体化不充分。

这里我总结几个关键点：

• 淬火温度：STAVAX建议1020-1050°C，S136建议1000-1030°C。温度低了硬度不够，温度高了晶粒粗大。
• 回火次数：我习惯做两次回火。第一次消除应力，第二次稳定组织。有些厂只做一次回火，模具用着用着就变形了。
• 深冷处理：对于高精度模具，我建议做-80°C深冷。它能将残留奥氏体转化为马氏体，尺寸稳定性提升30%以上。

2.3 镀层技术：DLC vs TiAlN

镀层这东西，说白了就是给模具穿一层「铠甲」。非球面模具常用的就两种：DLC和TiAlN。

DLC（类金刚石镀层）

DLC的硬度接近金刚石，摩擦系数极低（0.1左右）。我做过对比测试，同样的模具，镀DLC后脱模力降低了40%。

但DLC有个问题——它怕高温。超过300°C，镀层会氧化脱落。所以只适合冷压成型或低温注塑。

TiAlN（氮铝钛镀层）

TiAlN的耐热性很好，能扛到800°C。如果你做热压成型，我建议优先考虑TiAlN。

不过TiAlN的摩擦系数比DLC高（约0.4），脱模时阻力大一些。嗯，这里要权衡一下。

下面这张图，是我自己画的选型逻辑，你可以参考：

2.4 材料硬度与抛光性的平衡

这是个老生常谈的问题，但也是最容易翻车的地方。

你想想看，硬度高了，耐磨性好，但抛光难。硬度低了，抛光容易，但模具寿命短。怎么选？

我的经验是：

• 高精度镜片（Ra < 5nm）：优先保证抛光性。选STAVAX，热处理到HRC 50-52。这个硬度区间，既能抛光到镜面，又有不错的耐磨性。
• 大批量生产（>50万模次）：优先保证硬度。选STAVAX热处理到HRC 54，或者考虑粉末冶金钢（比如ASP23）。
• 试模或小批量：直接用NAK80，省心省力。

好了，这一章的内容就到这里。材料选型是个经验活，多试几次，你自然就有感觉了。

---

公众号:蓝海资料掘金营，微信deep3321