CN104532154A - 高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢及其制造工艺，属合金钢制造工艺技术领域。该钢的特征在于合金化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C 0.25～0.40%，Si 0.10～0.30%，Mn 1.50～2.00%，Cr 1.50～2.50%，Mo 0.50～1.00%，V 0.10～0.30%，P≤0.025%，S≤0.005%，Ni 0.60～1.50%，Nb ≤0.15%，Fe余量。本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的制备过程如下：配料、冶炼、浇涛，热送；高温扩撒热热处理，然后多向锻造热加工，锻后细晶正火及扩氢退火处理；最后进行淬火及回火热处理，获得硬度38～42HRC的回火组织。本发明钢具有低成本、高的淬透性、高硬度、高抛光性能和皮纹蚀刻性能。

Description

高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种塑胶模具钢，尤其是涉及一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢，还涉及制备该塑胶模具钢的制备工艺，属合金钢技术领域。

背景技术

随着我国制造业的迅速发展，对模具的用量越来越大，对模具材料的性能要求也越来越高。在汽车制造业中，汽车车灯、后视镜、仪表盘、内饰件等的生产均用到模具。这些模具要求要有高的抛光性能和加工性能，目前使用的大多是H11钢材料来制造这些模具。但是H11钢材价格较高，这将大大增加这些汽车产品的制造成本。特别是2012年以来的全球经济底迷环境下，节约资源和降低成本是汽车制造业的一大瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢。

为解决上述技术问题，本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢所采用的具体技术方案是：

一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢，其创新点在于：所述塑胶模具钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：

C       0.25～0.40%，       Si      0.10～0.30%，

Mn      1.50～2.00%，       Cr      1.50～2.50%，

Mo      0.50～1.00%，       V       0.10～0.30%，

Ni    0.60～1.50%，         Nb       ≤0.15%，

P     ≤0.025%，            S        ≤0.005%

Fe    余量。

在此基础上，所述塑胶模具钢中的各主要合金元素的质量百分比为：

C    0.26%,    Si   0.20%，   Mn    1.70%，    Cr   1.8%,

Mo   0.60%,   V   0.20%,     Ni   1.0%，    P  ≤0.015%,   S  ≤0.002%,  Nb  0.06%，   Fe  余量。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种生产该高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的方法。

为解决上述技术问题，本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的制备工艺所采取的具体技术方案如下：

一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的制备工艺，其创新点在于：所述制备工艺具有以下步骤：

A.冶炼：按高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的化学成分及质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，然后热送锻造加热炉；

B.高温扩散热处理：加热温度为1100～1200℃，保温时间为15～20h；

C.锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至900～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，总锻造压缩比≥3，终锻温度≥850℃；

D.锻后热处理：锻后空冷，然后装正火炉正火处理，加热温度880～950℃，保温10～15小时，出炉空冷至200℃以下，进退火炉；

E.扩氢退火：在600～700℃温度范围内保温40～50小时，炉冷至200℃以下出炉；

F.预硬化处理：加热至850～950℃保温20～30小时，出炉水冷或雾冷或风冷至表面温度200℃以下，进回火炉；

G.回火热处理：加热至500～600℃，保温20-40小时，炉冷至250℃以下，出炉空冷。

在此基础上，所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式。

本发明的有益效果：本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢提高了Mo的含量和添加微合金元素Nb。由于较高含量的Mo元素，而具有较高的淬透性和淬硬性。微合金Nb的加入能有效细化钢的晶粒和成分均匀性，使预硬化的钢具有较高的硬度均匀性，从而得到较高的抛光性能。

结合以上特点，与H11相比，本发明钢种具有较高的抛光性能和较低的合金成本，这为我国制造业尤其是汽车制造业带来巨大的贡献，并且提高我国模具钢制造水平和市场竞争力。

附图说明

图1所示为实施例1的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线图。

图2所示为实施例1的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线。

图3所示为实施例1的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的金相组织。

图4所示为实施例2的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线图。

图5所示为实施例2的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线。

图6所示为实施例2的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的金相组织。

图7所示为实施例3的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线图。

图8所示为实施例3的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线。

图9所示为实施例3的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的金相组织。

图10所示为H11钢的CCT曲线图。

图11所示为H11钢的回火特性曲线。

图12所示为H11钢的金相组织。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，本发明用以下具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明不限于以下具体实施例。

实施例1

本实施例中，高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：

C   0.40%,    Si   0.30%，   Mn   2.00%，   Cr   2.50%，

Mo  1.00%，   V    0.30%,    P    0.025%,   S    0.005%，

Ni   1.5%，   Nb   0.15%，   Fe   余量。

采用该实施例中的物料来生产高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的工艺过程和步骤如下：

1.    冶炼：按实施例中的合金元素配比进行配料，将配料送进电弧炉进行冶炼和精炼，然后采用真空脱气去除液态金属中溶解的气体，防止产生缺陷，最后浇铸成钢锭，然后热送锻造加热炉；采用热送就是为了达到节能减排的目的。

2.    高温扩散热处理：将钢锭在锻造加热炉中分级升温，即分别在600℃、800℃、1100℃等温最后加热至1100～1200℃，保温15～20h，这样子能够确保钢锭内外温度均匀，为了使钢锭能够尽可能地消除枝晶偏析，保温时间为20h。

3.    锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至900～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，总锻造压缩比≥3，终锻温度≥850℃；

4.    锻后热处理：在锻造后空冷，然后将钢锭装正火炉进行正火处理，加热温度880～950℃，保温10～15小时，出炉空冷至200℃以下，进退火炉；为了使钢锭中完全奥氏体化，获得较好的机械性能，将加热温度选择930℃，且保温时间为15h。

5.    扩氢退火：在600～700℃保温40～50小时，炉冷至200℃以下出炉；为了使固溶于钢中的氢完全扩散消除，避免组织中出现白点类氢脆，本步骤中的保温时间选择50小时。

6.    预硬化处理：加热至850～950℃保温20～30小时，出炉水冷或雾冷或风冷至表面温度200℃以下，进回火炉；为了使该步骤中将钢淬火成马氏体，选择保温时间为30小时，同时，用水冷后钢锭内应力较大，容易变形开裂，空气冷却时冷却速度较慢，所以本步骤选择雾冷。

7.    回火热处理：加热至500～600℃，保温20～40小时，炉冷至250℃以下，出炉空冷，为了能够使钢锭充分的回火，产生回火索氏体，消除内应力，防止工件变形或开裂，本步骤中保温时间选择30小时。

本实施例中的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢经过上述冶炼及热加工和热处理后，最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*1300mm*500mm模块，取样进行性能测试，测试结果为：

A  相变特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线如附图1所示。

B  回火特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线如附图2所示。

C  显微组织：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的显微组织如附图3所示。

实施例2

本实施例中，高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：

   C    0.26%,   Si   0.20%，   Mn   1.7%，   Cr   1.8%，

   Mo   0.60%，  V    0.20%,    P    0.015%， S    0.002%,

   Ni   1.00%，  Nb   0.06%,     Fe   余量。

采用上述实施例中的物料来生产高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的工艺过程和步骤与实施例1相同，在此不再赘述。

本实施例高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢经过上述冶炼及热加工和热处理后，最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*1300mm*500mm模块，取样进行性能测试，测试结果为：

A  相变特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线如附图4所示。

B  回火特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线如附图5所示。

C  显微组织：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的显微组织如附图6所示。

实施例3

   本实施例中，高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：

   C   0.25%,   Si   0.10%,   Mn   1.50%,   Cr   1.50%,

   Mo  0.50%,   V    0.10%,   P    0.005%,  S    0.001%,

   Ni   0.60%,   Nb   0.001%,  Fe   余量。

采用该实施例中的物料来生产高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的工艺过程和步骤如实施例1中所述，在此不再赘述。

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢经过上述冶炼及热加工和热处理后，最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*1300mm*500mm模块，取样进行性能测试，测试结果为：

A  相变特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线如附图7所示。

B  回火特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线如附图8所示。

C  显微组织：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的显微组织如附图9所示。

对比例

    H11钢组成成分及其质量百分比如下：

C 0.38,    Si 1.00，   Mn 0.40，   Cr 5.20，Mo 1.30，   V 0.40,    P 0.025,   S 0.003，Fe   余量。

采用常规方法制备,最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*1300mm*500mm模块，取样进行性能测试，测试结果为：

A  相变特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的CCT曲线如附图10所示。

B  回火特性：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的回火特性曲线如附图11所示。

C  显微组织：

本发明高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的显微组织如附图12所示。

Claims (4)

1.一种高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢，其特征在于：所述塑胶模具钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C 为0.25～0.40%，Si为0.10～0.30%，Mn为1.50～2.00%，Cr为1.50～2.50%，Mo为0.50～1.00%，V为0.10～0.30%，P≤0.025%，S≤0.005%，Ni 0.60～1.50%，Nb ≤0.15%，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢，其特征在于：所述塑胶模具钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C 为0.26%，Si为0.20%，Mn为1.70%，Cr为1.80%，Mo为0.60%，V为0.20%，P≤0.015%，S≤0.002%，Ni为1.00%，Nb为0.06%，余量为Fe。

3.根据权利要求1或2所述的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的制备工艺，其特征在于该工艺具有以下步骤：

A. 冶炼：按高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的化学成分及质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，然后热送锻造加热炉；

B. 高温扩散热处理：加热温度至1100～1200℃，保温时间为15～20h；

C. 锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至900～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，总锻造压缩比≥3，终锻温度≥850℃；

D. 锻后热处理：锻后空冷，然后装正火炉正火处理，加热温度880～950℃，保温10～15小时，出炉空冷至200℃以下，进退火炉；

E. 扩氢退火：在600～700℃温度范围内保温40～50小时，炉冷至200℃以下出炉；

F. 预硬化处理：加热至850～950℃，保温20～30小时，出炉水冷或雾冷至表面温度200℃以下，进回火炉；

G. 回火热处理：加热至500～600℃，保温20～40小时，炉冷至250℃以下，出炉空冷。

4.根据权利要求3所述的高硬度高抛光预硬化塑胶模具钢的制备工艺，其特征在于：所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式。