专利名称：一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢及其制备方法
技术领域：
本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢及 其制备方法。
背景技术：
随着塑料制品的迅速推广应用，塑料模具的生产和技术在近年来取得了迅速发 展，相应的塑料模具用钢也取得迅速发展。国际上一些工业先进国家的塑料模具的总产值 已占模具总产值的近一半，而且这个比例还在不断上升，塑料模具钢也已形成一个专用钢 系列。随着我国塑料工业的快速发展，我国塑料模具工业也跳跃式发展，其产值已跃居模具 工业总产值的首位，但是我国塑料模具钢的发展比较滞后，至今还未能形成完整的塑料钢 种系列。由于硬度均勻、加工性能及力学性能好、模具变形小，调质态预硬化模具钢得到广 泛应用。
发明内容
本发明钢由于含有的C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S、B元素，具有良好的淬透性，热处 理淬火过程中较低的冷却速度下或热加工后直接风冷即可获得马氏体+粒状贝氏体组织， 具有良好的截面硬度均勻性及极佳的镜面抛光性能，是一种理想的预硬化模具钢。本发明提供一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢，其各元素的质量分数为 0.35 - 0. 50%C,0. 20 一 0. 80%Si, 1. 10 一 1. 60%Mn, 1. 70 一 2. 00%Cr,0. 30 一 0. 55%Mo, Ni ^ 1. 15%, P^O. 030%, S^O. 030%, B^O. 005%，余量为 Fe 和不可避免的杂质。其中B优选 0. 0005 - 0. 005%。该钢由马氏体加粒状贝氏体组成，钢中马氏体体积百分比为60 - 90%。制备上述塑料模具钢的第一种方法为热加工冷至室温后，重新在热处理炉中加 热钢至800 - 920°C，保温时间为6 - 30min,以0. 02 — 20°C /s的速率冷却到室温。其中 在热处理炉中加热温度优选830 - 9000C
制备上述塑料模具钢的第二种方法为热加工冷至室温后，重新在热处理炉中加 热钢至800 - 9200C，保温时间为6 - 30min,以0. 02 — 20°C /s的速率冷却到室温，然后进 行100 — 600°C回火。其中在热处理炉中加热温度优选830 - 890°C。制备上述塑料模具钢的第三种方法为热加工风冷至室温。制备上述塑料模具钢的第四种方法为热加工风冷至室温，然后进行100 - 6000C 回火。与现有技术相比，本发明的优点在于
1.多种合金成分并存，并且各种合金成分含量可控，克服了现有技术中各种合金成分 和组分的缺陷，例如现有技术中没有如本申请同时具有C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S、B元素， 也没有上述元素的含量范围。当具备上述条件时，钢的综合性能优异。2.制备工艺简单，加工缺陷少，制备成本低廉。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中塑料 模具钢的化学成分如表1所示，塑料模具钢的制备工艺如表2所示，塑料模具钢的马氏体体 积百分数及性能如表3所示。表1塑料模具钢的化学成分(质量分数，%)
实施例CSiMnPSCrMoNiB实施例10. 350. 801. 600. 0130. 0021. 710. 521. 140.0005实施例20. 380. 751. 450. 01601. 960. 501. 100. 002实施例30. 420. 621. 120. 0180. 0061. 800. 450. 250实施例40. 360. 781. 5600. 0011. 740. 551. 000. 0025实施例50. 410. 551. 310. 0100. 0072. 000. 420. 220. 0005实施例60. 500. 201. 2000. 0031. 770. 3000实施例70. 390. 701. 500. 0140. 0041. 930. 400. 890. 004实施例80. 480. 2821. 260. 01301. 890. 3300. 0008实施例90. 440. 391. 410. 0020. 00061. 830. 360. 500. 0006实施例100. 460. 481. 380. 0090. 00081. 860. 380. 560.0003
表2塑料模具钢的制备工艺
实施例热加工工艺热处理炉中 JB^B 3 日 PTiP保温时_ mill冷却速度" S回火溫度υ实施例1SOO300—05-实施例2热加工后风冷---550实施例3常规工艺820155250实施例4热加工后风冷---300实施例5常规工艺8402515400实施例6热加工后风冷----实施例7常规工艺SfiO100.1150实施例S热加工后风冷----实施例PSSO610-实施例10热加工后风冷---150
表3塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能实施例1
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例1所示。按表2实施例1所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例1所示。实施例2
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例2所示。按表2实施例2所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例2所示。实施例3
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例3所示。按表2实施例3所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例3所示。实施例4
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例4所示。按表2实施例4所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例4所示。实施例5
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例5所示。按表2实施例5所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例5所示。实施例6
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例6所示。按表2实施例6所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例6所示。实施例7
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例7所示。按表2实施例7所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例7所示。实施例8
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例8所示。按表2实施例8所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例8所示。实施例9
目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例9所示。按表2实施例9所示工艺制备 本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例9所示。实施例10
目标产物中各元素的质量分数如表ι中实施例10所示。按表2实施例10所示工艺制 备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数及性能如表3实施例10所示。
权利要求
本发明提供一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢，其各元素的质量分数为0.35－0.50%C，0.20－0.80%Si，1.10－1.60%Mn，1.70－2.00%Cr，0.30－0.55%Mo，Ni≤1.15%，P≤0.030%，S≤0.030%，B≤0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于B优选0.0005 - 0. 005%。
3.根据权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于该钢由马氏体加粒状贝氏体组成。
4.根据权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于钢中马氏体体积百分比为60-90%。
5.如权利要求1一 4所述的塑料模具钢的制备方法，其特征在于，该方法为热加工 冷至室温后，重新在热处理炉中加热钢至800 - 920°C，保温时间为6 - 30min,以0. 02 — 20 0C /s的速率冷却到室温。
6.权利要求5的方法，其特征在于在热处理炉中加热温度优选830- 900°C。
7.制备权利要求1一 4任一塑料模具钢的方法，其特征在于包括以下步骤热加工冷 至室温后，重新在热处理炉中加热钢至800 - 920°C，保温时间为6 - 30min,以0. 02 — 200C /s的速率冷却到室温，然后进行100 - 600°C回火。
8.权利要求7的方法，其特征在于在热处理炉中加热温度优选830- 900°C。
9.制备权利要求1一 4任一塑料模具钢的方法，其特征在于包括以下步骤热加工风 冷至室温。
10.制备权利要求1一 4任一塑料模具钢的方法，其特征在于包括以下步骤热加工风 冷至室温，然后进行100 - 600°C回火。全文摘要
本发明涉及一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢及其制备方法，属于钢铁材料制造领域，该模具钢由马氏体加粒状贝氏体组成，钢中马氏体体积百分比为60－90%，经热加工冷至室温后，重新将材料加热至800－920℃保温，以0.02－20℃/s冷至室温，之后可进行100－600℃回火，即可制备获得本发明所述的塑料模具钢。该模具钢具有高强度及伸长率、优异的冲击韧性。
文档编号C21D8/00GK101956136SQ20101052644
公开日2011年1月26日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者左秀荣, 李勇, 杨晓, 王振伟, 王淼辉, 葛学元, 陈蕴博 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心;郑州大学