一種預硬型塑料模具鋼及其制造方法技術

本發明專利技術涉及預硬化塑料模具鋼，其重量百分比化學成分為：C：0.35-0.45％，Si：0.25-0.35％，Mn：1.30-1.80％，Cr：1.5-2.0％，Mo：0.1-0.3％，V：0.04-0.12％，P≤0.02％，S≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質。所述預硬化塑料模具鋼的制造方法，包括：按上述成分冶煉，及LF+RH精煉，并采用模鑄澆注；澆注后的鋼錠均熱溫度為1150-1250℃，進行熱軋，其終軋溫度控制在860-950℃；軋制之后直接進行空冷冷卻，冷卻到200℃以下；冷卻的鋼在550-650℃進行回火，獲得硬度水平30-40HRC的貝氏體模塊。本發明專利技術預硬化塑料模具鋼在達到與現有預硬型塑料模具鋼等同性能水平的情況下，改進了生產工藝，省掉了調質熱處理工序，從而可縮短生產周期，降低成本，有利于擴大產能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及模具鋼，特別是涉及預硬型塑料模具鋼及其制造方法。
技術介紹
預硬型塑料模具鋼是由鋼廠預先經過淬火和/或高溫回火處理后(硬度為28-40HRC)交貨的模具鋼，用戶在得到材料后，可直接加工成模具。這類鋼可避免在模具加工以后再進行淬火、回火熱處理操作所造成的變形、開裂、脫碳等缺陷，同時具有良好的強韌性，切削性能和拋光性能等優點，適宜制造形狀復雜、精密的塑料模具，在塑料模具鋼市場中占有較大的比例?，F在廣泛采用的預硬型塑料模具鋼其成分一般是在美國P20鋼(我國3Cr2Mo)的基礎上發展起來的，各國模具鋼生產廠家基于本國的標準不斷改進，形成企業自己的牌號。為了改善這類鋼的淬透性，適應大截面模具熱處理的要求，在P20鋼的基礎上添加Ni或提高Mn、Mo的含量，如瑞典UDDEH0LM公司的718，德國SAARSTAH I公司的2311和2738，大同特殊鋼公司的H)S3，我國的3Cr2MnNiMo等。代表性的鋼種為P20和718，通過·鍛造和調質處理P20的厚度可達到400mm，718的厚度可達到800mm，但是由于鍛造和調質以及Ni等合金元素的加入，其材料成本明顯提高。CN101805820A涉及一種塑料模具鋼的預硬化處理方法，對P20進行預硬化熱處理，得到硬度為300-380HB的預硬態中厚板。該項專利主要是針對塑料模具鋼P20的預硬化方法。CN101760701A涉及一種合金塑料模具鋼板及其生產方法，由以下重量百分含量的化學成分組成c 0. 30-0. 50 %, Si 0. 20-0. 50 %, Mn :0. 80-1. 80 %, P ^ O. 02%,S ^ O. 01%, Mo 0. 10-0. 50%, B :0. 001-0. 003%, Cr :1. 40-2. 00%, Ti :0. 015-0. 04%, V O. 01-0. 04%，余量為Fe及不可避免的雜質。該專利采用Cr-Mo-V-Ti-B系微合金復合強化，硬度區間為280-340HB。通過添加B提高鋼的淬透性，同時由于Ti等合金元素的加入，容易形成析出相，增加了冶煉難度?，F有技術的預硬化塑料模具鋼普遍具有制造成本高，淬火裂紋敏感性高的缺點。當前我國模具制造業日益向通用化、高效率、短制造周期發展，同時節能減排及綠色鋼鐵也是行業發展的趨勢，為適應這些發展的需要，預硬型塑料模具鋼的生產周期，生產成本，鋼材均勻性也日益受到關注。因此，需要開發一種具有良好機械加工性能，縮短生產周期，降低鋼制造成本，克服淬火裂紋敏感性高的缺點的新型預硬化塑料模具鋼。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種預硬化塑料模具鋼。本專利技術利用V的微合金析出強化作用，替代了貴金屬Ni合金，降低了材料的合金成本，并利用控軋控冷和回火處理，保證了預硬化(或預硬型)塑料模具鋼所要求達到的硬度30-40HRC，且獲得均勻的貝氏體組織，具有良好機械加工性能。避免了調質熱處理工藝，縮短了生產周期，克服預硬化塑料模具鋼制造成本高，淬火裂紋敏感性高的缺點。為實現上述目的，本專利技術的預硬化塑料模具鋼，其化學成分如下(重量％ )C :0. 35-0. 45 %, Si :0. 25-0. 35 %，Mn :1. 30-1. 80 %, Cr :1. 5-2. O %, Mo :0. 1-0. 3 %, V O.04-0. 12%, P ( O. 02%, S彡O. 008%，其余為Fe和不可避免的雜質。除非另有指明，本專利技術中元素成分的含量均為重量百分數。本專利技術的另一個目的是提供上述預硬型塑料模具鋼的制造方法。本專利技術的預硬型塑料模具鋼的制造方法，包括如下步驟按上述成分冶煉，及LF+RH精煉(LF鋼包精煉，目的是調成分，調溫度，脫硫，造渣；RH精煉全稱RH真空循環脫氣精煉)模具鋼，采用模鑄澆注。本專利技術中采用LF脫硫、合金化，RH去除夾雜和有害氣體，模鑄是為了獲得大截面的板坯。澆注后的熱加工要求控制鋼錠均熱溫度為1150-1250°C，終軋溫度控制在860-950°C。軋制之后直接進行空冷冷卻，冷卻到200°C以下再進行550_650°C回火，獲得硬度水平30-40HRC的貝氏體模塊。有益效果本專利技術采用微量釩合金化替代價格昂貴的鎳合金，并利用釩的析出強化功能和適當的生產工藝相配合，得到了性能優良的貝氏體塑料模具鋼。在達到與現有預硬型塑料模具鋼等同性能水平的情況下，改進了生產工藝，省掉了調質熱處理工序，從而可縮短生產周期，降低成本，有利于擴大產能。附圖說明圖I是本專利技術鋼與比較鋼的淬透性試驗結果得到的曲線。其中橫坐標表示距離端淬面的距離，縱坐標表示HRC硬度值。圖2是本專利技術鋼與比較鋼在相同工藝下正火后的硬度分布。圖3是本專利技術鋼與比較鋼在相同工藝下回火后的硬度分布。圖4是本專利技術的3#鋼與比較鋼6#的硬度與回火溫度的關系。圖5是本專利技術的3#鋼的金相組織。具體實施例方式以下對本專利技術進行較為詳細的說明。為了實現本專利技術的目的，本專利技術的預硬型塑料模具鋼中各元素成分的控制理由如下C :0. 35-0. 45%，碳在本專利技術中是保證硬度和淬透性的重要元素，碳含量太低則不能保證大截面的硬度均勻性，碳含量太高，則容易造成偏析和應力開裂。因此，本專利技術中控制碳含量為O. 35-0. 45%。 Si :0. 25-0. 35%，本專利技術中適當的Si含量可以幫助脫氧，并有助于改善加工性能，但含量太高的硅會造成組織偏析，降低韌性和切削加工性能。因此，本專利技術中控制Si含量為 O. 25-0. 35%。Mn :1. 3-1. 75%，錳在本專利技術中能顯著提高淬透性，Mn含量太低時，難以保證強度和硬度；而Mn含量太高時，則會導致板坯心部偏析，造成組織不均，影響加工性能。因此，本專利技術中控制Mn含量為I. 3-1. 75%。Cr :1. 5-2.0%，鉻在本專利技術中能提高鋼的淬透性，同時鉻含量彡I. 5%還能夠改善鋼的耐蝕性能。因此，本專利技術控制Cr含量為I. 5-2. 0%。Mo 0. 1~0. 3%, Mo在本專利技術中能提聞回火穩定性,并有助于提聞大截面的組織和硬度均勻性，但含量Mo太高，則增加成本。本專利技術中適合的Mo含量為O. 1-0.3%。V :0.04-0. 12%，本專利技術中釩具有較高的析出強化作用，在軋制和回火的過程中，從鐵素體中析出碳氮化物，能夠提高強度和硬度，從而降低其他合金元素的添加量。但含量過高，將嚴重影響鋼的塑性和韌性。因此，本專利技術中控制V為O. 04-0. 12%。P ^ 0.02%, S ^ O. 008%，磷和硫為雜質元素，應盡量降低其含量，以減少偏析。本專利技術中，控制P彡O. 02%, S彡O. 008%。本專利技術的上述預硬型塑料模具鋼可按照如下方法制造 按上述成分冶煉，及LF+RH精煉模具鋼，采用模鑄澆注。本專利技術中采用LF脫硫、合金化，RH去除夾雜和有害氣體，模鑄是為了獲得大截面的板坯。澆注后的鋼錠進行熱加工，控制均熱溫度為1150_1250°C，終軋溫度控制在860-950°C。軋制之后直接進行空冷冷卻，冷卻到200°C以下再進行550_650°C回火，獲得硬度水平30-40HRC的貝氏體模塊。實施例根據本專利技術的上述合金成分，冶煉了 6爐鋼，其化學成分如表I所示，為了與CN101760701A和718進行比本文檔來自技高網...

【技術保護點】
塑料模具鋼，其重量百分比化學成分為：C：0.35？0.45％，Si：0.25？0.35％，Mn：1.30？1.80％，Cr：1.5？2.0％，Mo：0.1？0.3％，V：0.04？0.12％，P≤0.02％，S≤0.008％，其余為Fe和不可避免的雜質。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：余大江，陸明和，張忠鏵，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：