專利名稱:塑料模具鋼的制作方法
本發(fā)明屬于合金模具鋼。主要適用于制造精密塑料模具。
國外一般采用18Ni型馬氏體時(shí)效鋼，或硬度較高的預(yù)硬化鋼制造精密塑料模具。前者含鈷量，價(jià)格昂貴，在某些條件下，因熱處理所產(chǎn)生的變形大，使產(chǎn)品不能滿足一些精密模具的要求。而且，因固溶后硬度高，采用國產(chǎn)普通高速鋼刀具，進(jìn)行冷加工時(shí)難度較大。而預(yù)硬化鋼同樣存在有冷加工性能差的問題。國內(nèi)的精密塑料模具鋼廣泛采用退火或低調(diào)質(zhì)硬度的45號鋼、40Cr鋼、T10A鋼和9Mn2V鋼等，由于這些鋼材的強(qiáng)度及硬度較低，使得模具的耐磨性差，光潔度低，使用壽命也低，從而嚴(yán)重的影響塑料制品的質(zhì)量和成本。
本發(fā)明的目的在于提供一種熱處理變形小，冷熱加工性能好，使用性能優(yōu)良，而且成本較低的新鋼種，主要用于制造高精度、長壽命的塑料模具。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了低鎳馬氏體鋼，該鋼具有固溶(淬火)狀態(tài)下硬度低，冷加工性能好，而且熱處理后不變形，通過時(shí)效，能獲取較高的強(qiáng)度和韌性，而模具的時(shí)效變形量也極小。該鋼的鎳含量應(yīng)控制在6%左右，這是獲得馬氏體時(shí)效鋼的最低鎳含量，而提高鎳含量，則成本也隨著增加。通常的馬氏體時(shí)效鋼的碳含量＜0.03%，要保證如此低的碳含量，則原材料和冶煉費(fèi)用也將增加，但是碳量達(dá)到0.10%時(shí)，則時(shí)效硬化效果降低。本發(fā)明的碳含量要求控制在≤0.06%。同時(shí)加適量的鈦、鋁，能夠明顯的增加鋼的時(shí)效硬化效果。通過冶金生產(chǎn)結(jié)果表明。當(dāng)鋼中加入鉬含量1%和釩含量0.1%可以顯著提高該鋼的成材率。
本發(fā)明塑料模具鋼的具體化學(xué)成分為(重量%)≤0.06%C;5.5～6.5%Ni;1.3～1.6%Cr;0.9～1.20%Mo;0.9～1.30%Ti;0.6～0.9%Al;0.08～0.16%V;≤0.50%Mn;≤0.50%Si;≤0.03%P;≤0.03%S，余為Fe。
該塑料模具鋼采用真空感應(yīng)爐冶煉，也可以用非真空感應(yīng)爐冶煉，鑄成電極后，再進(jìn)行電渣重熔。其熱加工工藝可以采用鑄造成型，也可以是軋制成型。
該模具鋼在鍛造或軋制后，可以采用高溫回火處理，也可以采用固熔處理來達(dá)到軟化的目的，便于冷加工。但是，固熔處理是時(shí)效前必要的工序，它既能達(dá)到軟化的目的，又可以保證鋼材在最終時(shí)效時(shí)所具有的硬化效果。固熔處理可以利用鍛后或軋制后通過快速冷卻來進(jìn)行，也可以把鋼材加熱到固熔溫度之后，進(jìn)行油冷或空冷來實(shí)現(xiàn)。
該發(fā)明鋼可達(dá)到的性能指標(biāo)如下固熔硬度HRC20～26 冷加工性能良好時(shí)效硬度HRC43～48拋光性能好，可達(dá)到
12以上熱處理變形量為0.02～0.05%，而且熱處理變形各向異性很小，用作錄音磁帶塑料盒模具，使用壽命超過80萬次。
本發(fā)明與18Ni馬氏體時(shí)效鋼相比，優(yōu)點(diǎn)如下1.價(jià)格低。本發(fā)明鋼的價(jià)格僅為18Ni馬氏體時(shí)效鋼的10～20%。(18Ni馬氏體時(shí)效鋼材7～10萬元/噸，本發(fā)明鋼材為1～1.2萬元/噸)。
2.時(shí)效變形小。本發(fā)明鋼為0.02～0.05%，18Ni馬氏體鋼為0.08%。
3.固溶硬度低。本發(fā)明鋼固溶硬度為HRC20～26 18Ni馬氏體時(shí)效鋼為HRC28～32。所以本發(fā)明冷加工性能好。
雖然18Ni馬氏體時(shí)效鋼時(shí)效硬度為HRC48～53，較本發(fā)明鋼(時(shí)效硬度為HRC43～48)高一些，但是對于塑料模具，本發(fā)明鋼的硬度值已能滿足使用要求。
本發(fā)明鋼與普通塑料模具鋼相比，優(yōu)點(diǎn)如下1.經(jīng)熱處理后本發(fā)明鋼有變形小(0.02～0.05%)變形各向異性小，普通塑料模具鋼的熱處理變形為0.1～0.2%，本發(fā)明可以非常有效地提高精密模具熱處理的合格率。
2.熱處理工藝簡單，操作方便。發(fā)明鋼的固溶溫度很寬±50℃，而時(shí)效溫度(500～540℃)又較低，因此可以用一般的箱式馬弗爐處理，沒有特殊要求，該鋼種對于熱處理設(shè)備條件差，技術(shù)水平低的塑料模具生產(chǎn)部門更有推廣價(jià)值。
3.拋光性能好，光潔度高。發(fā)明鋼可達(dá)
12以上，而普通塑料模具鋼，由于在退火狀態(tài)下使用，光潔度只能達(dá)
9。
4.熱膨脹系數(shù)小。發(fā)明鋼的熱膨脹系數(shù)比普通塑料模具鋼、45號鋼，40Cr鋼T10A鋼的熱膨脹系數(shù)小。例如在28～100℃溫度范圍內(nèi)，平均的膨脹系數(shù)(α×10-6/℃)，發(fā)明鋼-10.8;45＃-11.59;40Cr鋼-11.0;T10A鋼-11.5。
5.耐蝕性能好。生產(chǎn)試驗(yàn)證明，發(fā)明鋼的耐蝕性能較常用的塑料模具鋼好。
6.氮化性能好。發(fā)明鋼的時(shí)效溫度與氮化溫度基本相同，因此氮化過程不降低鋼的硬度，氮化層內(nèi)仍具有較好的襯托，所以能充分發(fā)揮氮化層的性能;而普通塑料模具鋼，氮化后基體的硬度有明顯的降低，在使用過程中，氮化層易出現(xiàn)破裂情況。
7.焊接性能好。由于隨著鋼中碳含量的增加，鋼的焊接性能變壞，因此本發(fā)明鋼因碳含量低，其焊接性能優(yōu)于普通塑料模鋼。
8.采用本發(fā)明鋼制造的精密塑料模具，其使用壽命較普通塑料模具鋼提高2倍以上(見表1)。
表1 本發(fā)明鋼與原模具鋼的使用壽命對比
由于本發(fā)明鋼所制成的模具使用壽命高，可大大節(jié)約模具費(fèi)用。另外由于模具的質(zhì)量和使用壽命的提高，對提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，也將有其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)施例按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的成分范圍，在其真空感應(yīng)爐上冶煉了5爐鋼，鑄成電極后，再進(jìn)行電渣重熔。5爐鋼的化學(xué)成分(重量%)如表2
表3 實(shí)施例的機(jī)械性能
權(quán)利要求
一種用作模具的鋼，主要適用于制造精密塑料模具，其特征在于該鋼的具體化學(xué)成分范圍(重量%)是≤0.06%C；5.5～6.5%Ni；1.30～1.60%Cr；0.90～1.20%Mo；0.90～1.30%Ti；0.6～0.9%Al；≤0.03%P；≤0.030%S；0.08～0.16%V，≤0.50%Mn；≤0.50%Si，余為Fe。
專利摘要
本發(fā)明是屬于一種制造精密塑料模具用鋼，解決了因固溶后鋼的硬度高，給冷加工帶來的困難，并有熱處理變形小，鋼的成本較低，耐腐蝕好，拋光光潔度能達(dá)到12以上，時(shí)效硬度高(HRC43～48)，滿足使用要求。用本發(fā)明鋼制造的精密塑料模具經(jīng)使用證明，使用壽命要比用3Cr
文檔編號C22C38/50GK86101988SQ86101988
公開日1987年10月7日 申請日期1986年3月28日
發(fā)明者陳再枝, 任民恩, 陳耀南, 邱德卿 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 大冶鋼廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan