一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法
2023-05-09 16:08:56 2
一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法。所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為：C0.30～0.42%、Si0.20～0.50%、Mn0.75～1.00%、Cr1.50～2.00%、Mo0.25～0.50%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.010～0.040%，其餘為Fe和不可避免的雜質。根據本發明的高韌性塑料模具鋼的生產方法，通過採用正火+回火的工藝來生產模具用鋼，可以實現晶粒細化，使產品硬度達到28～32HRC，硬度均勻性較好，夏比V型衝擊功達到80J以上，產品規格可覆蓋20～120mm。
【專利說明】一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種模具用鋼及其生產方法，更具體地講，本發明涉及一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車的輕型化和電器產品的大型化，對模具鋼使用性能的要求越來越高。要求模具鋼具有優良的可加工性、熱處理變形小、尺寸穩定性好等特點。為了滿足以上使用要求，預硬型模具鋼的使用日益受到廣泛關注，此鋼種純淨度高，性能穩定，硬度分布均勻，具有良好的加工性和表面光潔度。製造塑料模具的鋼板常用厚度規格為25-120mm，採用淬火處理和回火熱處理工藝生產的塑料模具，厚度方向硬度波動較大，實際使用性能受到一定限制。
[0003]目前塑料模具用鋼板的原料多採用鑄錠開坯工藝生產，工序多，需要多次加熱，對生產設備要求較高。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種高韌性塑料模具鋼，所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.30 ~0.42%、Si0.20 ~0.50%,Mn0.75 ~1.00%、Crl.50 ~2.00%,Mo0.25 ~0.50%、S≤0.015%、P ( 0.025%、Als0.010~0.040%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0005]優選地，所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.36~0.40%、Si0.25~
0.35%、Mn0.85 ~1.00%、Crl.60 ~1.90%、Mo0.25 ~0.40%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.025%、Als0.015~0.030%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0006]更加優選地，所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ( 0.015%、P ( 0.015%、Als:0.023%，其餘為 Fe 和不可避免
的雜質。
[0007]本發明提供了一種高韌性塑料模具鋼的生產方法，所述生產方法包括以下步驟:板坯加熱、軋制、鋼板緩冷、正火處理和回火熱處理。
[0008]優選地，在板坯加熱步驟中，板坯加熱到1180~1220°C，加熱速度不高於7min/cm。
[0009]優選地，在軋制步驟中，成品厚度大於50mm以上的鋼板在粗軋機前轉鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開軋溫度850~1000°C。
[0010]優選地，在鋼板緩冷步驟中，緩冷溫度300~600°C。
[0011]優選地，正火溫度850~900°C，正火保溫時間15~30min ;回火溫度400~600°C，回火保溫時間5~15min。
[0012]根據本發明的高韌性塑料模具鋼的生產方法，通過採用正火+回火的熱處理工藝來生產模具用鋼，可以實現晶粒細化，使產品硬度達到28~32HRC，硬度均勻性較好，夏比V型衝擊功達到80J以上，產品規格可覆蓋20~120mm。【具體實施方式】
[0013]本發明提供了一種高韌性塑料模具鋼及其生產方法。
[0014]根據本發明的高韌性塑料模具鋼採用適當添加Cr、Mo等合金元素，通過控制軋制工藝和正火+回火熱處理等工藝，得到了具有高強度、高耐磨和良好切削性能的模具用鋼。
[0015]具體地講，根據本發明的高韌性塑料模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.30 ~0.42%、Si0.20 ~0.50%、Mn0.75 ~1.00%、Crl.50 ~2.00%、Mo0.25 ~0.50%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.010~0.040%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0016]優選地，根據本發明的高韌性塑料模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.36 ~0.40%、Si0.25 ~0.35%、Mn0.85 ~1.00%、Crl.60 ~1.90%、Mo0.25 ~0.40%、S≤0.015%、P ≤ 0.025%、Als0.015~0.030%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0017]更加優選地，根據本發明的高韌性塑料模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
[0018]碳是影響鋼材強度的最主要元素之一，碳含量越高強度越高，碳含量要適當按照要求中上限控制，所以生產時C含量控制在0.36~0.38%範圍內。
[0019]錳能夠降低熱脆性，提高熱加工性能，所以實際生產將Mn含量控制在0.85~
1.00%O
[0020]磷在鋼中是一種易偏析元素，當磷含量大於0.015%時，磷的偏析會急劇增加，並促使偏析帶硬度增加，導致鋼板的性能不均勻，根據產品性能要求和鋼廠實際工藝控制水平，生產時應將P含量控制在0.015%以下。
[0021]MnS在熱軋過程中沿軋制方向伸長，使得鋼材橫向力學性能顯著降低，加劇了鋼材力學性能的各向異性，隨鋼中S含量的增加，這種現象越來越劇烈，S含量要控制在0.015%以內的最佳範圍。
[0022]鉻可以有效提高鋼材的抗腐蝕性和耐磨性，結合模具鋼的使用要求，實際生產將Cr含量控制在1.8~1.9%。
[0023]Mo是非常有效的強化劑，可提高鋼的蠕變強度到能夠在600°C左右使用的程度，同時防止了回火脆性。鑰可與鉻之類的元素合用形成特別硬的耐磨碳化物。添加0.3%~
0.4%的鑰可細化針狀鐵素體晶粒組織，並可增強從其它合金元素獲得的沉澱硬化效果。
[0024]模具用鋼作為製造衝壓用模具的主要原料，要求具有優良的可加工性、熱處理變形小、尺寸穩定性好和淬透性高等特點，以滿足後續加工使用要求。根據本發明如上所述的模具用鋼能夠滿足這些要求。
[0025]根據本發明的高韌性塑料模具鋼的生產方法包括以下步驟:板坯加熱、控制軋制、鋼板緩冷、正火處理和回火熱處理。
[0026]具體地，根據本發明的高韌性塑料模具鋼的生產方法包括板坯加熱、高壓水除鱗、雙機架可逆式軋制、鋼板緩冷以及正火、回火步驟。
[0027]具體地，在根據本發明的高韌性塑料模具鋼的生產方法中，板坯加熱到1178~1220°C，優選地加熱到1180~1220°C，加熱速度不得高於7min/cm。
[0028]經高壓水除鱗後在雙機架四輥可逆式寬厚板軋機軋制，成品厚度大於50mm以上的鋼板在粗軋機前轉鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開軋溫度850~1000。。。
[0029]軋後鋼板緩冷，緩冷溫度300~600°C。
[0030]將鋼板加熱至Ac3+30~50°C正火，保溫時間10~30min ;然後在400~600°C，優選地在450~600°C回火，更加優選地在500~600°C回火，保溫時間5~15min。
[0031]此外，優選地，在板坯加熱步驟中，裝爐方式採用冷裝，板坯加熱至1200°C，加熱速度 6.8min/cm。
[0032]另外，在經高壓水除鱗後在雙機架四輥可逆式寬厚板軋機軋制的過程中，成品厚度50~120mm的鋼板在粗軋機前轉鋼，中間坯厚度與成品厚度比為3.5倍，精軋開軋溫度1000。。。
[0033]此外，在軋制後的鋼板的換冷過程中，緩冷溫度優選地為450°C。
[0034]另外，優選地，正火溫度850~900°C，正火保溫時間15~30min ;回火溫度450~580°C，回火保溫時間5~15min。
[0035]下面結合具體示例來描述本發明的高韌性塑料模具鋼及其生產方法。
[0036]實施例1:
[0037]根據實施例1的高韌性塑料模具鋼的化學成分按照重量百分比為C0.37,Si0.28、Mn0.90,Crl.83,Mo0.35,S ( 0.015,P ( 0.015,Als:0.023，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0038]根據實施例1的高韌性·塑料模具鋼的生產方法包括板坯加熱、控制軋制、鋼板緩冷卻、正火、回火。連鑄坯尺寸為:250~300_X2200_X3100mm。
[0039]在實施例1中，板坯加熱到1200°C，加熱速度6.5min/cm。經高壓水除鱗後在雙機架四輥可逆式寬厚板軋機軋制，鋼板在粗軋機前轉鋼。中間坯厚度與成品厚度比為2.5倍，精軋開軋溫度890°C。軋後鋼板緩冷，緩冷溫度540°C。將鋼板加熱至870°C正火，保溫時間20min。550°C回火，保溫時間15min。
[0040]根據實施例1生產的高韌性塑料模具鋼板的厚度為50mm。
[0041]實施例2
[0042]根據實施例2的高韌性塑料模具鋼的化學成分按照重量百分比為C0.37,Si0.28、Mn0.90,Crl.80,Mo0.37,S ( 0.015,P ( 0.015,Als:0.030，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
[0043]根據實施例2的高韌性塑料模具鋼的生產方法包括板坯加熱、控制軋制、鋼板緩冷卻、正火、回火。連鑄坯尺寸為:250~300_X2200_X3100mm。
[0044]在實施例2中，板坯加熱到1220°C，加熱速度6.5min/cm。經高壓水除鱗後在雙機架四輥可逆式寬厚板軋機軋制，鋼板在粗軋機前轉鋼。中間坯厚度與成品厚度比為2倍，精軋開軋溫度850°C。軋後鋼板緩冷，緩冷溫度540°C。將鋼板加熱至880°C正火，保溫時間20min。500°C回火，保溫時間lOmin。
[0045]根據實施例2生產的高韌性塑料模具鋼板的厚度為80mm。
[0046]下面的表1示出了根據實施例1和實施例2生產的鋼板的硬度和力學性能。
[0047]表1實施例中鋼板的硬度和力學性能
【權利要求】
1.一種高韌性塑料模具鋼，其特徵在於所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.30 ~0.42%、Si0.20 ~0.50%、Mn0.75 ~1.00%、Crl.50 ~2.00%、Mo0.25 ~0.50%、S≤0.015%、P ≤ 0.025%、Als0.010~0.040%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的高韌性塑料模具鋼，其特徵在於所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.36 ~0.40%、Si0.25 ~0.35%、Mn0.85 ~1.00%、Crl.60 ~1.90%、Mo0.25 ~0.40%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.025%、Als0.015 ~0.030%，其餘為 Fe 和不可避免的雜質。
3.根據權利要求1所述的高韌性塑料模具鋼，其特徵在於所述模具鋼的化學成分按質量百分比計為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其餘為Fe和不可避免的雜質。
4.一種高韌性塑料模具鋼的生產方法，其特徵在於所述生產方法包括以下步驟:板坯加熱、軋制、鋼板緩冷、正火處理和回火熱處理。
5.根據權利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產方法，其特徵在於在板坯加熱步驟中，板還加熱到1180~122(TC,加熱速度不高於7min/cm。
6.根據權利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產方法，其特徵在於在軋制步驟中，成品厚度大於50mm以上的鋼板在粗軋機前轉鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開軋溫度850~1000°C。
7.根據權利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產方法，其特徵在於在鋼板緩冷步驟中，緩冷溫度300~600°C。
8.根據權利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產方法，其特徵在於正火溫度850~900°C，正火保溫時間15~30min ;回火溫度400~600°C，回火保溫時間5~15min。
【文檔編號】C22C38/22GK103710625SQ201310713051
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】吳會亮, 馬光亭, 周平, 霍孝新, 黃少文, 李豔, 李新東, 吳德發, 張梅 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司