一种高韧性塑料模具钢及其生产方法
【专利摘要】本发明提供了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：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%，其余为Fe和不可避免的杂质。根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法，通过采用正火+回火的工艺来生产模具用钢，可以实现晶粒细化，使产品硬度达到28～32HRC，硬度均匀性较好，夏比V型冲击功达到80J以上，产品规格可覆盖20～120mm。
【专利说明】一种高韧性塑料模具钢及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种模具用钢及其生产方法，更具体地讲，本发明涉及一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车的轻型化和电器产品的大型化，对模具钢使用性能的要求越来越高。要求模具钢具有优良的可加工性、热处理变形小、尺寸稳定性好等特点。为了满足以上使用要求，预硬型模具钢的使用日益受到广泛关注，此钢种纯净度高，性能稳定，硬度分布均匀，具有良好的加工性和表面光洁度。制造塑料模具的钢板常用厚度规格为25-120mm，采用淬火处理和回火热处理工艺生产的塑料模具，厚度方向硬度波动较大，实际使用性能受到一定限制。
[0003]目前塑料模具用钢板的原料多采用铸锭开坯工艺生产，工序多，需要多次加热，对生产设备要求较高。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种高韧性塑料模具钢，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0005]优选地，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0006]更加优选地，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ( 0.015%、P ( 0.015%、Als:0.023%，其余为 Fe 和不可避免
的杂质。
[0007]本发明提供了一种高韧性塑料模具钢的生产方法，所述生产方法包括以下步骤:板坯加热、轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理。
[0008]优选地，在板坯加热步骤中，板坯加热到1180~1220°C，加热速度不高于7min/cm。
[0009]优选地，在轧制步骤中，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2~4倍，精轧开轧温度850~1000°C。
[0010]优选地，在钢板缓冷步骤中，缓冷温度300~600°C。
[0011]优选地，正火温度850~900°C，正火保温时间15~30min ;回火温度400~600°C，回火保温时间5~15min。
[0012]根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法，通过采用正火+回火的热处理工艺来生产模具用钢，可以实现晶粒细化，使产品硬度达到28~32HRC，硬度均匀性较好，夏比V型冲击功达到80J以上，产品规格可覆盖20~120mm。【具体实施方式】
[0013]本发明提供了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。
[0014]根据本发明的高韧性塑料模具钢采用适当添加Cr、Mo等合金元素，通过控制轧制工艺和正火+回火热处理等工艺，得到了具有高强度、高耐磨和良好切削性能的模具用钢。
[0015]具体地讲，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0016]优选地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0017]更加优选地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0018]碳是影响钢材强度的最主要元素之一，碳含量越高强度越高，碳含量要适当按照要求中上限控制，所以生产时C含量控制在0.36~0.38%范围内。
[0019]锰能够降低热脆性，提高热加工性能，所以实际生产将Mn含量控制在0.85~
1.00%O
[0020]磷在钢中是一种易偏析元素，当磷含量大于0.015%时，磷的偏析会急剧增加，并促使偏析带硬度增加，导致钢板的性能不均匀，根据产品性能要求和钢厂实际工艺控制水平，生产时应将P含量控制在0.015%以下。
[0021]MnS在热轧过程中沿轧制方向伸长，使得钢材横向力学性能显著降低，加剧了钢材力学性能的各向异性，随钢中S含量的增加，这种现象越来越剧烈，S含量要控制在0.015%以内的最佳范围。
[0022]铬可以有效提高钢材的抗腐蚀性和耐磨性，结合模具钢的使用要求，实际生产将Cr含量控制在1.8~1.9%。
[0023]Mo是非常有效的强化剂，可提高钢的蠕变强度到能够在600°C左右使用的程度，同时防止了回火脆性。钥可与铬之类的元素合用形成特别硬的耐磨碳化物。添加0.3%~
0.4%的钥可细化针状铁素体晶粒组织，并可增强从其它合金元素获得的沉淀硬化效果。
[0024]模具用钢作为制造冲压用模具的主要原料，要求具有优良的可加工性、热处理变形小、尺寸稳定性好和淬透性高等特点，以满足后续加工使用要求。根据本发明如上所述的模具用钢能够满足这些要求。
[0025]根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法包括以下步骤:板坯加热、控制轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理。
[0026]具体地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、高压水除鳞、双机架可逆式轧制、钢板缓冷以及正火、回火步骤。
[0027]具体地，在根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法中，板坯加热到1178~1220°C，优选地加热到1180~1220°C，加热速度不得高于7min/cm。
[0028]经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2~4倍，精轧开轧温度850~1000。。。
[0029]轧后钢板缓冷，缓冷温度300~600°C。
[0030]将钢板加热至Ac3+30~50°C正火，保温时间10~30min ;然后在400~600°C，优选地在450~600°C回火，更加优选地在500~600°C回火，保温时间5~15min。
[0031]此外，优选地，在板坯加热步骤中，装炉方式采用冷装，板坯加热至1200°C，加热速度 6.8min/cm。
[0032]另外，在经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制的过程中，成品厚度50~120mm的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为3.5倍，精轧开轧温度1000。。。
[0033]此外，在轧制后的钢板的换冷过程中，缓冷温度优选地为450°C。
[0034]另外，优选地，正火温度850~900°C，正火保温时间15~30min ;回火温度450~580°C，回火保温时间5~15min。
[0035]下面结合具体示例来描述本发明的高韧性塑料模具钢及其生产方法。
[0036]实施例1:
[0037]根据实施例1的高韧性塑料模具钢的化学成分按照重量百分比为C0.37,Si0.28、Mn0.90,Crl.83,Mo0.35,S ( 0.015,P ( 0.015,Als:0.023，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0038]根据实施例1的高韧性·塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、控制轧制、钢板缓冷却、正火、回火。连铸坯尺寸为:250~300_X2200_X3100mm。
[0039]在实施例1中，板坯加热到1200°C，加热速度6.5min/cm。经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，钢板在粗轧机前转钢。中间坯厚度与成品厚度比为2.5倍，精轧开轧温度890°C。轧后钢板缓冷，缓冷温度540°C。将钢板加热至870°C正火，保温时间20min。550°C回火，保温时间15min。
[0040]根据实施例1生产的高韧性塑料模具钢板的厚度为50mm。
[0041]实施例2
[0042]根据实施例2的高韧性塑料模具钢的化学成分按照重量百分比为C0.37,Si0.28、Mn0.90,Crl.80,Mo0.37,S ( 0.015,P ( 0.015,Als:0.030，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0043]根据实施例2的高韧性塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、控制轧制、钢板缓冷却、正火、回火。连铸坯尺寸为:250~300_X2200_X3100mm。
[0044]在实施例2中，板坯加热到1220°C，加热速度6.5min/cm。经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，钢板在粗轧机前转钢。中间坯厚度与成品厚度比为2倍，精轧开轧温度850°C。轧后钢板缓冷，缓冷温度540°C。将钢板加热至880°C正火，保温时间20min。500°C回火，保温时间lOmin。
[0045]根据实施例2生产的高韧性塑料模具钢板的厚度为80mm。
[0046]下面的表1示出了根据实施例1和实施例2生产的钢板的硬度和力学性能。
[0047]表1实施例中钢板的硬度和力学性能
【权利要求】
1.一种高韧性塑料模具钢，其特征在于所述模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高韧性塑料模具钢，其特征在于所述模具钢的化学成分按质量百分比计为: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%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高韧性塑料模具钢，其特征在于所述模具钢的化学成分按质量百分比计为:C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Crl.83%、Mo0.35%、S ≤ 0.015%、P ≤ 0.015%、Als:0.023%，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.一种高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于所述生产方法包括以下步骤:板坯加热、轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理。
5.根据权利要求4所述的高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于在板坯加热步骤中，板还加热到1180~122(TC,加热速度不高于7min/cm。
6.根据权利要求4所述的高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于在轧制步骤中，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2~4倍，精轧开轧温度850~1000°C。
7.根据权利要求4所述的高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于在钢板缓冷步骤中，缓冷温度300~600°C。
8.根据权利要求4所述的高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于正火温度850~900°C，正火保温时间15~30min ;回火温度400~600°C，回火保温时间5~15min。
【文档编号】C22C38/22GK103710625SQ201310713051
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】吴会亮, 马光亭, 周平, 霍孝新, 黄少文, 李艳, 李新东, 吴德发, 张梅 申请人:莱芜钢铁集团有限公司