本發(fā)明屬于寬厚板冶金，具體涉及一種經(jīng)濟型hrc36塑料模具用鋼板及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、模具是工業(yè)的基礎(chǔ)，模具也被稱為“工業(yè)之母”。塑料模具是目前應(yīng)用最多的模具，其制作材料仍以模具鋼為主。塑料模具屬于損耗件，隨著模具沖壓次數(shù)的增多，產(chǎn)品壽命會不斷減少，模具需要定期更換。此外，隨著產(chǎn)品外形的更新升級，模具也需要不斷的更新?lián)Q代。因此，模具鋼的市場需求量大且穩(wěn)定。根據(jù)市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，塑料模具鋼的年使用量在100萬噸左右。為此開發(fā)出一種經(jīng)濟型的塑膜用鋼，以降低塑料產(chǎn)品的經(jīng)濟成本，這對我國的塑料工業(yè)發(fā)展具有重大的意義。

2、公開號cn?110565009專利“一種合金化的預(yù)硬性塑料模具鋼及其制備方法”，該方法生產(chǎn)的hstpm塑料模具鋼，其mn含量1.50-1.60，ni含量0.9-1.1，mo含量0.40-0.50，高價值合金添加量大，同時添加新合金元素ce和la稀土元素，使得成本大大增加；其次采用鍛造，熱處理正火與淬火的次數(shù)不低于2次，然后進行回火。該方法合金成本和熱處理較高，且熱處理工序繁瑣，難以在市場上應(yīng)用推廣。

3、公開號cn?111172448專利“一種厚大斷面高均質(zhì)塑料模具鋼制備方法”，該方法采用高純凈低偏析電渣重熔技術(shù)，而電渣重熔技術(shù)成本較高；且需要鍛造及正火+淬火熱處理，熱處理成本也較高。

4、中國專利201510870739.2公開了“一種經(jīng)濟型塑料模具鋼板及制造方法”，制得的鋼材性能為hrc?28～33，硬度偏低，容易磨損，模具的使用壽命不會太長。

5、綜上開發(fā)出一種具有高硬度、低成本的經(jīng)濟型hrc?36塑模用鋼板及其生產(chǎn)方法，對于我國的模具制造行業(yè)，具有重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為滿足上述技術(shù)要求，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高硬度、低成本的經(jīng)濟型hrc?36塑模用鋼板，該鋼板的各化學(xué)成分組合合理、硬度性能均勻穩(wěn)定，具備高硬度、高耐磨性、低成本的優(yōu)點，可滿足模具行業(yè)實際的生產(chǎn)、加工及使用要求；其生產(chǎn)方法便于寬厚板冶金技術(shù)領(lǐng)域的生產(chǎn)組織，同時能夠使其綜合性能滿足使用要求。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種具有高硬度、低成本的經(jīng)濟型hrc?36塑模用鋼板的生產(chǎn)方法具體方案如下：

3、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種經(jīng)濟型hrc?36塑模具用鋼板，所述鋼板的厚度為80～130mm，采用如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分(wt％)：c：0.43～0.46％、si：0.20～0.40％、mn：1.00～1.30％、p：≤0.015％、s：≤0.002％、als：0.020～0.040％、cr：1.80～2.00％、nb：0.020～0.030％、v：≤0.030％、ni：≤0.30％、mo：0.15～0.20％、ti：≤0.020％，余量為fe和殘留元素；所述鋼板的硬度在34～38hrc，同板硬度差≤4hrc；

4、本發(fā)明的成分設(shè)計思路是：

5、c是主要的間隙固溶強化元素，可顯著提高鋼的強度、硬度。但含c量過高時，會降低bs點，引起顆粒狀碳化物析出。此外，含c量的增加也會增加鋼板炸裂的風(fēng)險。因此，塑料模具鋼的c含量控制在中限0.43～0.46％％最為合適。

6、si可提高c的活性及初生碳化物的析出傾向性，穩(wěn)定鐵素體，提高屈服強度。si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性和耐疲勞性。此外，添加si能提高鋼的臨界點，從而提高鋼的淬火溫度。但當(dāng)si含量＞1％時，鋼板易出現(xiàn)帶狀組織，縱橫性能相差較大，回火脆性增加，沖擊韌度降低，因此，si含量一般不超過0.4％。

7、mn來消除s的有害影響，改善鋼的熱加工性能。mn也有固溶強化的作用，可提高鋼的淬透性、降低ms點、穩(wěn)定殘余奧氏體。其次，錳元素和鉻元素一樣可提高模具鋼的淬透性，可使模具鋼的調(diào)質(zhì)熱處理的組織更加均勻，可一定程度上避免加熱過程中的晶粒長大。同時錳元素可增加模具鋼的耐磨性不會降低模具鋼的韌性，使模具鋼延長使用壽命。

8、nb主要是細(xì)化晶粒，軋制過程中，能夠顯著的提高未再結(jié)晶區(qū)溫度，避免心部晶粒長大粗化。用于消除粗晶導(dǎo)致的硬度不均勻、影響加工的問題。其次與c、n形成nb(c、n)，可以提高鋼板的硬度和耐磨性。

9、cr是模具鋼中常用的合金元素，可提高鋼的淬透性和耐回火性，改善鋼的抗氧化性能和沖擊韌性。cr可溶于基體起固溶強化作用，還可與c形成鉻的碳化合物，提高耐磨性。此外，cr的添加還可促進貝氏體、馬氏體相變。

10、mo是中強碳化物形成元素，在鋼中主要以碳化物的形式存在，具有顯著的二次硬化作用。mo在鋼中還能夠有效細(xì)化鑄態(tài)組織，提高斷面均勻性和回火穩(wěn)定性，在相變過程中減緩馬氏體板狀基體晶界碳化物的析出，從而改善鋼的沖擊韌度以及綜合性能。

11、ni起固溶強化及提高淬透性的作用。細(xì)化鐵元素體晶粒，在強度相同的條件下，提高鋼的塑性和韌性，特別是低溫韌性。與鉻、鉬等聯(lián)合使用，提高鋼的熱強性和耐蝕性。在模具鋼中，ni使其具有良好的拋光性能和刻蝕性能。

12、鋼中p和s在凝固過程中形成磷化物和硫化物在晶界沉淀，因而產(chǎn)生晶間脆性，使鋼的塑性降低，不僅使鋼錠軋制時在偏析區(qū)產(chǎn)生裂紋，且降低了鋼的力學(xué)性能，因此應(yīng)盡可能降低鋼中p、s的含量。

13、上述經(jīng)濟型hrc?36塑模具用鋼板的生產(chǎn)方法包括冶煉、控軋控冷、回火熱處理，具體如下：

14、1)冶煉：在轉(zhuǎn)爐冶煉環(huán)節(jié)，采用含cr、mo的42crmo、cr13、mo1廢鋼或鋼屑基料，以降低合金成本；需要說明的是，一種經(jīng)濟型hrc34-38塑模具用鋼板的化學(xué)成分中，v：≤0.030％、ni：≤0.30％。合金廢鋼中的cr、v、ni、mo是廢鋼中固有的，雖然合金廢鋼較普通廢鋼價格稍高一點，但對比專門加合金，成本還是比較低的，且合金量偏低，具有成本的顯著優(yōu)勢。

15、2)控軋控冷：采用兩階段軋制，其中粗軋每道次均使用高壓水，前三道次壓下量遞增，第一道次壓下量40mm、第二道次45mm、第三道次50mm。在實際的軋制過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，粗軋采用等壓下量或者遞減的壓下量，會導(dǎo)致軋制力難以滲透到鋼板的心部，邊部出現(xiàn)凹槽等問題；其次會使得表面、心部致密性、位錯密度不一致，造成表面、心部硬度差異性較大。而采用遞增壓下量，隨著溫度的降低，壓下量會通過表面逐漸滲透到心部，使鋼板的心部致密性更好，硬度更均勻。

16、粗軋結(jié)束進行控溫晾鋼，具體的晾鋼厚度、精軋工藝如下：

17、

18、軋制結(jié)束，鋼板進入acc控冷，acc集管間隔開啟，即開啟一組、關(guān)閉一組，水量控制80～100m3/h，輥速采用1.2m/s，僅冷卻一次；控冷的目的一是防止鋼板高溫狀態(tài)下，心部晶粒粗化；二是保留控軋過程中的位錯，用以提高硬度和耐磨性；間隔開啟的目的是，避免鋼板因連續(xù)冷卻，導(dǎo)致冷卻強度過大，而增加開裂的風(fēng)險；鋼板出acc返紅90s均熱后，進入矯直機矯直。

19、3)回火熱處理：鋼板精整后，采用石棉保溫，使其進入回火爐之前，溫度≥100℃。通過石棉保溫，避免火切后，因火切應(yīng)力過大導(dǎo)致的開裂?；鼗鸷蠖讯饩徖?，一是進一步消除殘余應(yīng)力，提高鋼板的易切削性能；二是因鋼板的表面表面溫降大、心部溫降小，這會造成鋼板的表面與心部硬度差值大。通過堆垛緩冷，盡可能的保證鋼板表面與心部冷速一致，可以明顯的提高截面硬度的均勻性。具體的回火工藝如下：

20、

21、鋼板拆垛后，硬度檢驗、表面檢驗、內(nèi)部探傷檢驗，最后入庫。

22、按本方案獲得的鋼板，其化學(xué)成分、基體組織匹配合理，能夠同時具有較高的硬度、良好的耐磨性，且生產(chǎn)工序簡單，而且滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，符合模具行業(yè)的需求。