CN114438394A - 一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：S1、电极坯冶炼；S2、电渣冶炼；S3、高温均质化；S4、多向锻造；S5、锻后热处理；S6预硬处理。以常用塑胶模具钢为基础，采用特殊的冶炼、锻造、热处理工艺，使得制备后的产品有优异的纯净度、组织均匀性和力学性能。以此材料制作的模具能够更好地适应现代工业生产对高端模具的要求。本发明还涉及一种预硬型高抛光塑胶模具钢，所制备的塑料模具钢具有优异的抛光性能和皮纹性能，优异的组织及硬度均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种模具钢及其制备方法，特别是一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺。
背景技术
随着塑料行业的发展，对于高品质的塑料模具钢的需求越来越多，高品质塑料模具钢要求钢材具有更高的抛光性能(通常抛光度要求12000#以上)，更高的淬透性和硬度均匀性。由于国内钢铁企业生产的模具钢在质量水平上与国际企业相比仍存在较大差距，高品质塑料模具钢长期以来依赖进口。如瑞典UDDEHOLM公司的718，德国SAAARS公司的2311和2738，日立金属公司的HPM7,大同特殊钢公司的PDS3等都是国内市场上常见的进口品牌，价格为国内的2-3倍甚至更高。
要达到接近国外塑料模具钢的质量水平，仅仅使用电炉冶炼钢锭来锻造是行不通的，需要经过电渣重熔和高温均质化、多维锻造、正火扩氢、预硬等工序来保证模具钢具有优异的抛光和皮纹性能、优异的组织及硬度均匀性。
然而在电渣重熔、高温均质化、多维锻造、正火扩氢、预硬等工序中每个环节都必须采用优良的设备和合理的工艺参数来实施；尤其对大截面的塑料模具钢在锻后的热处理过程中工艺控制不当即会出现白点、硬度不均等现象，从而导致模具材料失效或者报废，造成重大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，所制备的塑料模具钢具有优异的抛光性能和皮纹性能，优异的组织及硬度均匀性。
为达到上述发明的目的，一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；
其中，塑胶模具钢的组分含量为按质量分数，C 0.20～0.30％，Si≤0.50，Mn 1.0～2.0％，Cr1.0～2.0％，Mo≤0.60％，V≤0.20％，Ni 0.5～1.5％，P≤0.01％，S≤0.002％，其余为Fe；
通过对制备工艺的改进结合组分含量的改变，使得钢的纯净度提升。其中P≤0.010％，S≤0.002％，，同时通过对冶炼原料的精选、炼钢工艺的优化、浇注工艺关键控制点(如浇钢温度、浇注速度)的管控，实现对电极坯成份偏析、夹杂物含量的精准控制。
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；
通过保护气氛冶炼、合适的恒熔速控制、合理的预熔渣选择、电极坯冶炼顺序保证了电渣锭的纯净度，近一步改善结晶组织、成分偏析(尤其是液析碳化物的控制)、致密度。
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1150～1250℃下进行高温扩散，保温时间20～30h；通过长时间的高温扩散，有效溶解和扩散碳化物，大幅改善电渣锭成分偏析。
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1150～1200℃，终锻温度≥900℃；
通过多向变形、充分破碎和压实铸态组织，配合高温扩散，更有效改善带状和各向异性。
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为250～350℃，而后装入炉温为280～320℃的退火炉，保温2～8h，升温至640～660℃保温5-10h，升温至900-930℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至250～350℃；通过锻后冷却以及正火过程使工件晶粒度进一步细化均匀，改善锻后工件由于心表温差导致的工件混晶以及组织不均匀；
第二步：将冷却后的工件再次装入280～320℃退火炉内保温5～10h，升温至740～760℃后保温4～5h，然后将工件随炉冷却至640～660℃，保温时间为5D～7D h，然后随炉冷却至250～300℃以下出炉空冷；
在加热中当锻件表面温度达到750℃时，等温保持4-5h,这时在锻件表面会形成一个有一定厚度的奥氏体层。由于氢在奥氏体中的溶解度高(大约高2倍),将导致钢中的氢迅速由心部向表层扩散(锻件心部的氢处于过饱合状态，而且扩散能力很强)。然后，将锻件冷却至640-660℃，这时表层奥氏体转变为珠光体，氢的溶解度大大降低、扩散能力却大大提高,便被排入大气
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理。
优选地，在步骤S1中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度≥67Pa，两次维持真空时间15min以上，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
优选地，在步骤S2中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为10～12kg/min，终点熔速值为8～10kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷100～150min。
优选地，在步骤S3中，电渣锭在1150～1250℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至400～450℃，保温5h；而后加热至800～850℃，保温8h；而后在加热至1150～1250℃，保温时间20～30h。
优选地，在步骤S5的第一步中，为减少升温过程中的热应力，以≤70℃/h升温至640～660℃保温5-10h，而后以≤80℃/h升温至900-930℃。
优选地，在步骤S5的第二步中，减少升温过程中的热应力，以≤70℃/h升温至740～760℃，保温4～5h。
优选地，在步骤S6中，对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至900～930℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入200～300℃的回火炉内保温5～10小时，然后升温至500～550℃的回火温度，保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入200～300℃的回火炉内保温5～10小时，然后升温至450～550℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
步骤B中，通过水淬液冷的双液淬火模式进行冷却，同时利用热模拟软件Deform-HT对不同规格尺寸坯料制定相应冷却工艺(不同工件对应不同的水冷时间和液冷时间)，保证坯料芯部温度≤250℃。
步骤B2和B3中，工件在250℃保温可以使淬火后工件内部的残余奥氏体再次发生相变，减少淬火应力避免开裂。
优选地，在步骤S6的B2和B3步骤中，为了减少降温过程中的热应力，降温速度过快会导致工件内应力过大，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
本发明的另一个目的在于提供一种根据上述的制备方法制备的预硬型高抛光塑胶模具钢。
本发明的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，跟现有技术相比具有以下优点：
(1)以常用塑胶模具钢为基础，采用特殊的冶炼、锻造、热处理工艺，使得制备后的产品有优异的纯净度、组织均匀性和力学性能。以此材料制作的模具能够更好地适应现代工业生产对高端模具的要求；
(2)通过加入电渣重熔工序，使得钢的纯净度得到大幅度提升，在气氛保护电渣重熔过程中可以保证外界气体不进入钢液，从而钢液中的气体含量不会增加；
(3)通过超高温长时间的高温均质化处理，有效溶解和扩散碳化物，大幅改善电渣锭的偏析；
(4)通过多向锻造、充分压实锻透铸态组织，能有效改善工件的带状偏析和各向异性；
(5)通过实施合理的锻后热处理工艺，使工件的晶粒度更加细化，同时可抑制此类含镍钢发生白点缺陷的可能性，扩氢工艺充分利用了氢在不同组织状态中的溶解度不同的原理，采用比较简单的方式即可实现钢中氢的扩散逸出，周期短、节奏快、实用价值高；
(6)通过水+淬火液，双液淬火的方式来使工件在淬火过程中得到更好的淬火效果，高温段先用水冷的方式可以使工件快速通过钢材连续冷却曲线(CCT)的鼻尖，以得到更好的淬火冷却转变组织，在低温段将工件放入淬火液中冷却，可以使工件在马氏体转变点(MS)以下的温度冷却过程中不会发生开裂；
(7)本发明提出一种具有高抛光、高均匀性的高级塑胶模具钢，该产品在12000#的抛光条件下可评90分以上。该产品可广泛用于汽车内饰件模具，如仪表盘模具，音响盒模具，家用电器(电视机箱盖、空调外壳模具)等。
附图说明
图1为实施例1所得的模具钢的微观组织形貌；
图2为实施例2所得的模具钢的微观组织形貌；
图3为实施例3所得的模具钢的微观组织形貌；
图4为实施例4所得的模具钢的微观组织形貌。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种预硬型高抛光塑胶模具钢，按照质量分数，其基本由如表1中的元素组成：
表1
一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；其中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度67Pa，两次维持真空时间15min，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；其中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为10kg/min，终点熔速值为8kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷110min。
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1230℃下进行高温扩散，保温时间30h；其中，电渣锭在1230℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至450℃，保温5h；而后加热至850℃，保温8h；而后在加热至1230℃，保温时间30h。
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1160℃，终锻温度910℃；
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为280℃，而后装入炉温为300℃的退火炉，保温5h，以60℃/h升温至650℃保温5h，以60℃/h升温至910℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至300℃；
第二步：将冷却后的工件再次装入300℃退火炉内保温5h，以60℃/h升温至750℃后保温5h，然后将工件随炉冷却至650℃，保温时间为5D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷；
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理；对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至900℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入250℃的回火炉内保温10小时，然后升温至530℃的回火温度，保温4Dh，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入250℃的回火炉内保温10小时，然后升温至540℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
其中，在B2和B3步骤中，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
实施例2
一种预硬型高抛光塑胶模具钢，按照质量分数，其基本由如表2中的元素组成：
表2
一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；其中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度68Pa，两次维持真空时间15min上，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；其中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为11kg/min，终点熔速值为9kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷120min。
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1240℃下进行高温扩散，保温时间28h；其中，电渣锭在1240℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至450℃，保温5h；而后加热至850℃，保温8h；而后在加热至1240℃，保温时间28h。
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1170℃，终锻温度920℃；
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为320℃，而后装入炉温为320℃的退火炉，保温5h，以60℃/h升温至650℃保温5h，以70℃/h升温至915℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至300℃；
第二步：将冷却后的工件再次装入300℃退火炉内保温5h，以60℃/h升温至750℃后保温5h，然后将工件随炉冷却至650℃，保温时间为6D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷；
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理；对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至915℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入250℃的回火炉内保温8小时，然后升温至530℃的回火温度，保温4Dh，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入250℃的回火炉内保温8小时，然后升温至520℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
其中，在B2和B3步骤中，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
实施例3
一种预硬型高抛光塑胶模具钢，按照质量分数，其基本由如表3中的元素组成：
表3
一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；其中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度67Pa，两次维持真空时间18min以上，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；其中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为10.5kg/min，终点熔速值为9kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷120min。
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1250℃下进行高温扩散，保温时间25h；其中，电渣锭在1250℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至450℃，保温5h；而后加热至850℃，保温8h；而后在加热至1250℃，保温时间25h。
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1200℃，终锻温度≥930℃；
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为300℃，而后装入炉温为300℃的退火炉，保温6h，以40℃/h升温至650℃保温10h，以60℃/h升温至930℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至300℃；
第二步：将冷却后的工件再次装入300℃退火炉内保温6h，以40℃/h升温至750℃后保温5h，然后将工件随炉冷却至650℃，保温时间为7D h，然后随炉冷却至260℃以下出炉空冷；
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理；对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至930℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入250℃的回火炉内保温6小时，然后升温至525℃的回火温度，保温4Dh，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入250℃的回火炉内保温6小时，然后升温至510℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
其中，在B2和B3步骤中，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
实施例4
一种预硬型高抛光塑胶模具钢，按照质量分数，其基本由如表3中的元素组成：
表3
一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；其中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度68Pa，两次维持真空时间19min以上，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；其中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为12kg/min，终点熔速值为8kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷150min。
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1250℃下进行高温扩散，保温时间30h；其中，电渣锭在1250℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至400℃，保温5h；而后加热至800℃，保温8h；而后在加热至1250℃，保温时间30h。
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1190℃，终锻温度≥930℃；
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为250℃，而后装入炉温为280℃的退火炉，保温5h，以50℃/h升温至650℃保温5h，以60℃/h升温至930℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至250℃；
第二步：将冷却后的工件再次装入280℃退火炉内保温5h，以50℃/h升温至750℃后保温5h，然后将工件随炉冷却至650℃，保温时间7D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷；
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理；对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至920℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入250℃的回火炉内保温5小时，然后升温至500℃的回火温度，保温4Dh，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入250℃的回火炉内保温10小时，然后升温至510℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
其中，在B2和B3步骤中，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
为了验证采用本发明的制备方法提供的热作模具钢的机械性能，发明人将实施例1至实施例4所得的模具钢分别取4件试样，进行电镜扫描和性能检测，检测数据如表5：
表5
由此可见，1，由图1～图4所示，该模具材料预硬态显微组织结构均匀，都是细针状索氏体+少量游离铁素体，按GB/T11354—2005标准进行评级，处于2-3级，晶粒度都在8级以上；
2，该模具材料经抛光检测，在12000#抛光等级下抛光得分均处于90分以上，属于优秀级别；
3，由实施例1-4的硬度检测数据，可以得出，同一成分下同一种工艺参数生产出来的模具钢硬度非常均匀，硬度波动范围在±0.5HRC左右。
由此可见，采用本制备方法制备的模具钢具有优异的抛光性能、优异的组织均匀性。
Claims (9)
1.一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，主要步骤如下：
S1、电极坯冶炼：
按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；
其中，塑胶模具钢的组分含量为按质量分数，C 0.20～0.30％，Si≤0.50，Mn 1.0～2.0％，Cr 1.0～2.0％，Mo≤0.60％，V≤0.20％，Ni 0.5～1.5％，P≤0.01％，S≤0.002％，其余为Fe；
S2、电渣冶炼：
采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；
S3、高温均质化：
将所述电渣锭在1150～1250℃下进行高温扩散，保温时间20～30h；
S4、多向锻造：
对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1150～1200℃，终锻温度≥900℃；
S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
第一步：多向锻造完成后的工件空冷或风冷至锻件表面温度为250～350℃，而后装入炉温为280～320℃的退火炉，保温2～8h，升温至640～660℃保温5-10h，升温至900-930℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车空冷或风冷至250～350℃；
第二步：将冷却后的工件再次装入280～320℃退火炉内保温5～10h，升温至740～760℃后保温4～5h，然后将工件随炉冷却至640～660℃，保温时间为5D～7D h，然后随炉冷却至250～300℃以下出炉空冷；
S6预硬处理；
将步骤S5处理后的工件进行预硬处理。
2.据权利要求1所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S1中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
A1电炉冶炼：
在电炉中进行废钢的冶炼，钢水温度≥1640℃，进行氧化扒渣，扒渣后加入合金料并使其完全熔化，而后加入石灰和萤石，形成碱性炉渣，对电炉中熔化的钢水进行脱磷脱硫处理；当钢水温度≥1630℃，加铝丝进行脱氧，而后出钢；
A2钢包精炼炉精炼：
电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2和C-Si粉还原造好白渣，根据所述精炼炉座内钢水的实际成分与目标成分的偏差添加相应的合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；
A3真空精炼炉精炼：
真空精炼炉逐级进泵，最终真空度≥67Pa，两次维持真空时间15min以上，残余气体H目标值≤2.0ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包。
3.据权利要求1所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S2中，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为10～12kg/min，终点熔速值为8～10kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷100～150min。
4.据权利要求1所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S3中，电渣锭在1150～1250℃的具体加热过程为：首先将电渣锭加热至400～450℃，保温5h；而后加热至800～850℃，保温8h；而后在加热至1150～1250℃，保温时间20～30h。
5.据权利要求1所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S5的第一步中，以≤70℃/h升温至640～660℃保温5-10h，而后以≤80℃/h升温至900-930℃。
6.据权利要求5所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S5的第二步中，以≤70℃/h升温至740～760℃，保温4～5h。
7.据权利要求1所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S6中，对工件进行预硬处理的具体步骤为：
B1淬火：
将工件进行探伤检测后锯切头尾，重新加热至900～930℃的淬火温度，保温2D h，然后采用水淬+淬火液冷却的方式进行冷却，最终冷却至工件芯部温度≤250℃后出淬火液空冷；
B2回火：
将工件放入200～300℃的回火炉内保温5～10小时，然后升温至500～550℃的回火温度，保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温；
B3二次回火：
将再次工件放入200～300℃的回火炉内保温5～10小时，然后升温至450～550℃的回火温度保温4D h，然后随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
8.据权利要求7所述的一种预硬型高抛光塑胶模具钢的生产工艺，其特征在于，在步骤S6的B2和B3步骤中，工件均以≤30℃/h随炉冷却至250℃以下出炉空冷至室温。
9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的一种预硬型高抛光塑胶模具钢。
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