一種塑料模具鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料模具鋼及其制造方法，具體地，涉及一種低成本、預(yù)硬化非調(diào)質(zhì)和高硬度鋼及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]依據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策及社會(huì)發(fā)展需求，開發(fā)資源節(jié)約型、有市場競爭力的替代產(chǎn)品是塑料模具鋼的發(fā)展趨勢(shì)。目前模具鋼市場上預(yù)硬型塑料模具鋼品種都含有貴重金屬M(fèi)o (0.30?0.50%)，這些是造成其生產(chǎn)成本偏高的主要原因。因此急需開發(fā)出一種滿足高硬度要求的資源節(jié)約型塑料模具鋼，降低塑料模具鋼生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種塑料模具鋼及其制造方法，所得模具鋼板具有穩(wěn)定的馬氏體+貝氏體組織，具有低成本、預(yù)硬化非調(diào)質(zhì)和高硬度鋼的特點(diǎn)，能夠用于制造塑料模具。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是在不添加貴重合金元素Mo含量并通過在線控乳控冷實(shí)現(xiàn)預(yù)硬化的塑模鋼中厚板品種，鋼板通過在線控乳控冷，使預(yù)硬化后硬度達(dá)到280?350HB。
[0005]本發(fā)明提供了一種塑料模具鋼，包括以下重量百分比的原料:C:0.30-0.50% ；Si:
0.30-0.60% ；Mn:1.40-1.80% ；P ( 0.030% ；S ( 0.015% ；Cr:1.00-2.00% ；V:0.10-0.20 ；Cu ( 0.25 ；Cu+Ni ( 0.55 ；A1:0.02-0.05% ；T1:0.01-0.03% ；B:0.001-0.0025%，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。
[0006]本發(fā)明利用低成本的微量鋁、鈦、硼而代替貴重金屬鉬，不添加貴重合金元素Mo，通過在線控乳控冷成功實(shí)現(xiàn)鋼板的預(yù)硬化處理。
[0007]通過控制鋼中Al、T1、B的有效成分以保證鋼的淬透性，以及采用合理的控乳控冷工藝以確保鋼的高硬度。微量的B元素固溶入奧氏體之中，可顯著地抑制多邊形鐵素體在奧氏體晶界上形核，從而提高鋼的淬透性。然而，B和N、O有很強(qiáng)的親和力，如果B是以氧化物和氮化物的形式存在，便喪失了抑制鐵素體晶界形核的作用，故一般在加B前先加入適量的Al脫氧，再加適量的Ti固N(yùn)，以避免形成B的氮、氧化合物，確保B固溶于奧氏體中。
[0008]硬度是模具鋼的主要技術(shù)指標(biāo)，表面磨損是模具的主要失效形式之一，模具在高應(yīng)力的作用下欲保持其形狀尺寸不變，必須具有足夠高的硬度，以保證模具的耐磨性及其壽命。當(dāng)材料經(jīng)過熱加工、預(yù)硬化、回火后，硬度達(dá)到280?350HB ;達(dá)到模具行業(yè)對(duì)材料的高硬度要求。
[0009]本發(fā)明提供了上述塑料模具鋼的制造方法，經(jīng)1000-1200 V粗乳、900-950 V精乳后，通過控制冷卻并經(jīng)回火處理，得到貝氏體和馬氏體的混合組織，得到所述的塑料模具鋼，硬度達(dá)280?350HB。
[0010]上述塑料模具鋼的制造方法，包括以下步驟:
(I)冶煉
采用鐵水經(jīng)EBT-EAV (電爐))+ LF (精煉)+ VD (真空脫氣)+連鑄，鋼錠的主要成分(重量百分?jǐn)?shù))為:
C:0.30-0.50% ；Si:0.30-0.60% ；Mn:1.40-1.80% ；P 彡 0.030% ；S 彡 0.015% ；Cr:
1.00-2.00% ；V:0.10-0.20 ；Cu ( 0.25 ；Cu+Ni ( 0.55 ；A1:0.02-0.05% ；T1:0.01-0.03% ；B:
0.001-0.0025%，其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe。
[0011](2)加熱:連鑄坯預(yù)熱溫度彡900 °C,均熱溫度:1230±20°C ;加熱速度:8~10mm/10min ;保溫5小時(shí)以上；
(3)乳制:采用大壓下量(最大壓下量為20mm)乳制，粗乳溫度為1100-1200°C，精乳溫度為900-950 °C，終乳溫度為83(T880°C ；
(4)控冷:不同厚度規(guī)格鋼板通過控制冷卻，鑄還厚度d規(guī)格為20( d〈50mm，冷卻方式采用空冷，在45(T490°C時(shí)堆垛進(jìn)行罩式緩冷；厚度d規(guī)格為50 < d < 80mm，冷卻方式采用噴水霧強(qiáng)冷，在350?400°C時(shí)堆垛進(jìn)行罩式緩冷；緩冷46?52小時(shí)，得到硬度為380?400HB的預(yù)硬態(tài)中厚板；
(5)回火:用?；癄t或罩式爐回火，要求升溫速度35°C/h，在530 - 580°C保溫8 — 10小時(shí)；得到硬度為280?350HB的預(yù)硬態(tài)中厚板。
[0012]上述制造方法中，所述乳制過程中，初乳機(jī)變形量為70?80%，四輥終乳機(jī)變總形量為30?20%。
[0013]上述制造方法中，所述控冷過程中，厚度為20 ( d〈50mm鋼板冷卻速度為10-15°C /min ;厚度為50彡d彡80mm鋼板冷卻速度為15_20°C /min。
[0014]針對(duì)不同規(guī)格，空冷是直接在空氣中冷卻(未經(jīng)噴霧冷卻場冷卻)，直接到450?490°C溫度時(shí)堆垛緩冷，噴水霧強(qiáng)冷就是要在噴霧冷卻場冷卻，達(dá)到堆垛溫度350°C?400 °C時(shí)堆垛緩冷。
[0015]本發(fā)明提供的經(jīng)濟(jì)型塑料模具用鋼具有低成本、高硬度的特點(diǎn)，不添加Mo的情況下，利用B的強(qiáng)化機(jī)制提高淬透性；合理的碳含量控制，保證材料的表面耐磨性能；將硫、磷含量控制在下限，減少產(chǎn)品的偏析現(xiàn)象；再加上相應(yīng)的預(yù)硬化工藝和回火工藝，從而研究出低成本、高硬度的中厚板材料，鋼板由表及里保持貝氏體和馬氏體的混合組織，其長度、厚度方向硬度均勻，硬度達(dá)到280?350HB，滿足塑料模具行業(yè)高硬度的要求。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
⑴本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)型塑料模具用鋼成分設(shè)計(jì)中首次提出在生產(chǎn)20 - 80mm厚的鋼板中不添加Mo元素，而僅依靠微量鋁、鈦、硼及在線控乳控冷成功實(shí)現(xiàn)鋼板的預(yù)硬化處理，乳后僅通過回火熱處理就能達(dá)到所需要的硬度，同時(shí)使該鋼有較高的淬透性，解決了當(dāng)前塑料模具用鋼板成本高的問題。在其它相關(guān)專利中未檢索到此設(shè)計(jì)，本發(fā)明具有自主創(chuàng)新性。
[0017]⑵本發(fā)明提出采用轉(zhuǎn)爐(K-OBM-S) + LF + RH+連鑄+控乳控冷的制備方法生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型塑料模具鋼板，鋼板熱乳后控冷，通過控乳控冷技術(shù)措施，使不同厚度鋼板得到相同組分的貝氏體和馬氏體組織，從而使不同厚度鋼板的硬度達(dá)到相同的硬度范圍。
【附圖說明】
[0018]圖1是實(shí)施例1塑料模具鋼表層組織的金相組織圖。
[0019]圖2是實(shí)施例1塑料模具鋼心部組織的金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1:
本實(shí)施的塑料模具行業(yè)用的中厚板厚度為71毫米，寬1800毫米，它的化學(xué)成分(重量百分?jǐn)?shù))為:
C 0.40% Si 0.47% Mn 1.61% P 0.011% S 0.009%
Cr 1.69% Al 0.026% Ti 0.016% B 0.0018% V 0.13%
Cu 0.01% Cu+Ni 0.03%
其余為不可避免的雜質(zhì)和Fe的組分。
[0022]通過萬能乳機(jī)初乳及四輥乳機(jī)后，在線預(yù)硬化，控制71毫米厚鋼板乳后冷卻速度為15-20°C/min。使鋼板表面和心部硬度差彡20HB。獲得均勻的貝氏體+馬氏體組織。
[0023]具體制備方法如下:
A冶煉鋼錠
采用80噸轉(zhuǎn)爐一80噸LF (鋼包精煉)一RH (真空脫氣)冶煉，中包