一種高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法。所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，通過(guò)采用正火+回火的工藝來(lái)生產(chǎn)模具用鋼，可以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，使產(chǎn)品硬度達(dá)到28～32HRC，硬度均勻性較好，夏比V型沖擊功達(dá)到80J以上，產(chǎn)品規(guī)格可覆蓋20～120mm。
【專利說(shuō)明】一種高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模具用鋼及其生產(chǎn)方法，更具體地講，本發(fā)明涉及一種高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車的輕型化和電器產(chǎn)品的大型化，對(duì)模具鋼使用性能的要求越來(lái)越高。要求模具鋼具有優(yōu)良的可加工性、熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。為了滿足以上使用要求，預(yù)硬型模具鋼的使用日益受到廣泛關(guān)注，此鋼種純凈度高，性能穩(wěn)定，硬度分布均勻，具有良好的加工性和表面光潔度。制造塑料模具的鋼板常用厚度規(guī)格為25-120mm，采用淬火處理和回火熱處理工藝生產(chǎn)的塑料模具，厚度方向硬度波動(dòng)較大，實(shí)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采用鑄錠開(kāi)坯工藝生產(chǎn)，工序多，需要多次加熱，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種高韌性塑料模具鋼，所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0005]優(yōu)選地，所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0006]更加優(yōu)選地，所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ( 0.015%、P ( 0.015%、Als:0.023%，其余為 Fe 和不可避免
的雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明提供了一種高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)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(yōu)選地，在板坯加熱步驟中，板坯加熱到1180~1220°C，加熱速度不高于7min/cm。
[0009]優(yōu)選地，在軋制步驟中，成品厚度大于50mm以上的鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開(kāi)軋溫度850~1000°C。
[0010]優(yōu)選地，在鋼板緩冷步驟中，緩冷溫度300~600°C。
[0011]優(yōu)選地，正火溫度850~900°C，正火保溫時(shí)間15~30min ;回火溫度400~600°C，回火保溫時(shí)間5~15min。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，通過(guò)采用正火+回火的熱處理工藝來(lái)生產(chǎn)模具用鋼，可以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化，使產(chǎn)品硬度達(dá)到28~32HRC，硬度均勻性較好，夏比V型沖擊功達(dá)到80J以上，產(chǎn)品規(guī)格可覆蓋20~120mm?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供了一種高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼采用適當(dāng)添加Cr、Mo等合金元素，通過(guò)控制軋制工藝和正火+回火熱處理等工藝，得到了具有高強(qiáng)度、高耐磨和良好切削性能的模具用鋼。
[0015]具體地講，根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0016]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0017]更加優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0018]碳是影響鋼材強(qiáng)度的最主要元素之一，碳含量越高強(qiáng)度越高，碳含量要適當(dāng)按照要求中上限控制，所以生產(chǎn)時(shí)C含量控制在0.36~0.38%范圍內(nèi)。
[0019]錳能夠降低熱脆性，提高熱加工性能，所以實(shí)際生產(chǎn)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(dāng)磷含量大于0.015%時(shí)，磷的偏析會(huì)急劇增加，并促使偏析帶硬度增加，導(dǎo)致鋼板的性能不均勻，根據(jù)產(chǎn)品性能要求和鋼廠實(shí)際工藝控制水平，生產(chǎn)時(shí)應(yīng)將P含量控制在0.015%以下。
[0021]MnS在熱軋過(guò)程中沿軋制方向伸長(zhǎng)，使得鋼材橫向力學(xué)性能顯著降低，加劇了鋼材力學(xué)性能的各向異性，隨鋼中S含量的增加，這種現(xiàn)象越來(lái)越劇烈，S含量要控制在0.015%以內(nèi)的最佳范圍。
[0022]鉻可以有效提高鋼材的抗腐蝕性和耐磨性，結(jié)合模具鋼的使用要求，實(shí)際生產(chǎn)將Cr含量控制在1.8~1.9%。
[0023]Mo是非常有效的強(qiáng)化劑，可提高鋼的蠕變強(qiáng)度到能夠在600°C左右使用的程度，同時(shí)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(xì)化針狀鐵素體晶粒組織，并可增強(qiáng)從其它合金元素獲得的沉淀硬化效果。
[0024]模具用鋼作為制造沖壓用模具的主要原料，要求具有優(yōu)良的可加工性、熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定性好和淬透性高等特點(diǎn)，以滿足后續(xù)加工使用要求。根據(jù)本發(fā)明如上所述的模具用鋼能夠滿足這些要求。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)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(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法包括板坯加熱、高壓水除鱗、雙機(jī)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(jù)本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法中，板坯加熱到1178~1220°C，優(yōu)選地加熱到1180~1220°C，加熱速度不得高于7min/cm。
[0028]經(jīng)高壓水除鱗后在雙機(jī)架四輥可逆式寬厚板軋機(jī)軋制，成品厚度大于50mm以上的鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開(kāi)軋溫度850~1000。。。
[0029]軋后鋼板緩冷，緩冷溫度300~600°C。
[0030]將鋼板加熱至Ac3+30~50°C正火，保溫時(shí)間10~30min ;然后在400~600°C，優(yōu)選地在450~600°C回火，更加優(yōu)選地在500~600°C回火，保溫時(shí)間5~15min。
[0031]此外，優(yōu)選地，在板坯加熱步驟中，裝爐方式采用冷裝，板坯加熱至1200°C，加熱速度 6.8min/cm。
[0032]另外，在經(jīng)高壓水除鱗后在雙機(jī)架四輥可逆式寬厚板軋機(jī)軋制的過(guò)程中，成品厚度50~120mm的鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼，中間坯厚度與成品厚度比為3.5倍，精軋開(kāi)軋溫度1000。。。
[0033]此外，在軋制后的鋼板的換冷過(guò)程中，緩冷溫度優(yōu)選地為450°C。
[0034]另外，優(yōu)選地，正火溫度850~900°C，正火保溫時(shí)間15~30min ;回火溫度450~580°C，回火保溫時(shí)間5~15min。
[0035]下面結(jié)合具體示例來(lái)描述本發(fā)明的高韌性塑料模具鋼及其生產(chǎn)方法。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]根據(jù)實(shí)施例1的高韌性塑料模具鋼的化學(xué)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，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0038]根據(jù)實(shí)施例1的高韌性·塑料模具鋼的生產(chǎn)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(shí)施例1中，板坯加熱到1200°C，加熱速度6.5min/cm。經(jīng)高壓水除鱗后在雙機(jī)架四輥可逆式寬厚板軋機(jī)軋制，鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼。中間坯厚度與成品厚度比為2.5倍，精軋開(kāi)軋溫度890°C。軋后鋼板緩冷，緩冷溫度540°C。將鋼板加熱至870°C正火，保溫時(shí)間20min。550°C回火，保溫時(shí)間15min。
[0040]根據(jù)實(shí)施例1生產(chǎn)的高韌性塑料模具鋼板的厚度為50mm。
[0041]實(shí)施例2
[0042]根據(jù)實(shí)施例2的高韌性塑料模具鋼的化學(xué)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，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
[0043]根據(jù)實(shí)施例2的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)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(shí)施例2中，板坯加熱到1220°C，加熱速度6.5min/cm。經(jīng)高壓水除鱗后在雙機(jī)架四輥可逆式寬厚板軋機(jī)軋制，鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼。中間坯厚度與成品厚度比為2倍，精軋開(kāi)軋溫度850°C。軋后鋼板緩冷，緩冷溫度540°C。將鋼板加熱至880°C正火，保溫時(shí)間20min。500°C回火，保溫時(shí)間lOmin。
[0045]根據(jù)實(shí)施例2生產(chǎn)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(jù)實(shí)施例1和實(shí)施例2生產(chǎn)的鋼板的硬度和力學(xué)性能。
[0047]表1實(shí)施例中鋼板的硬度和力學(xué)性能
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性塑料模具鋼，其特征在于所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性塑料模具鋼，其特征在于所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)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%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性塑料模具鋼，其特征在于所述模具鋼的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于所述生產(chǎn)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(jù)權(quán)利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于在板坯加熱步驟中，板還加熱到1180~122(TC,加熱速度不高于7min/cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于在軋制步驟中，成品厚度大于50mm以上的鋼板在粗軋機(jī)前轉(zhuǎn)鋼，中間坯厚度與成品厚度比為2~4倍，精軋開(kāi)軋溫度850~1000°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于在鋼板緩冷步驟中，緩冷溫度300~600°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高韌性塑料模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于正火溫度850~900°C，正火保溫時(shí)間15~30min ;回火溫度400~600°C，回火保溫時(shí)間5~15min。
【文檔編號(hào)】C22C38/22GK103710625SQ201310713051
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】吳會(huì)亮, 馬光亭, 周平, 霍孝新, 黃少文, 李艷, 李新東, 吳德發(fā), 張梅 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司