[發(fā)明專利]超厚非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610028195.6
• 申請(qǐng)日: 2006-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN101096743A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪奎;吳曉春;羅毅;徐明華;續(xù)維;劉笑蓮;羅輝;閔永安;汪宏斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/28
• 分類號(hào): C22C38/28;C21D8/00;C21D11/00;B21J1/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 樓仙英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金行業(yè)模具鋼的生產(chǎn)方法，尤其是指大型塑料模具鋼模塊的制造方法。

背景技術(shù)

塑料模具是塑料成形加工工業(yè)的重要工藝裝備，占模具工業(yè)總產(chǎn)值的第一位。由于其材料用量大，品種、規(guī)格多，形成了專用的塑料模具鋼。目前塑料模具正向高精度、多型腔、大型化的方向發(fā)展，模具型腔復(fù)雜，加工精度要求高，因此高品質(zhì)的塑料模具均采用預(yù)硬化狀態(tài)的塑料模具鋼。所謂預(yù)硬型塑料模具鋼是指將熱加工后的模塊預(yù)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，通過淬火處理及高溫回火處理，獲得回火索氏體組織，達(dá)到塑料模具鋼所要求的硬度HRC30～36的硬度范圍，再進(jìn)行刻模加工，待模具成形后不需要再進(jìn)行最終熱處理，從而可以避免由于最終熱處理而引起的模具變形和裂紋問題。代表鋼種為P20和718。

預(yù)硬型塑料模具鋼雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但也存在淬火裂紋敏感性高、生產(chǎn)成本高、制造周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。P20和718鋼中碳含量為0.34～0.42％，另外還含有一定量的Cr、Mn、Ni、Mo等合金元素，碳含量及碳當(dāng)量均較高。由于鋼錠在凝固過程中存在選分結(jié)晶現(xiàn)象，造成鋼錠各部位產(chǎn)生成分偏差，即成分偏析。尤其在鋼錠心部，為鋼中碳元素的正偏析區(qū)，即鋼錠中上部位心部的碳含量高于其它部位的碳含量。因此鋼錠正偏析區(qū)碳含量必然大于0.34％，導(dǎo)致淬火裂紋敏感性很高，淬火冷卻方法控制不當(dāng)則易產(chǎn)生開裂現(xiàn)象；預(yù)硬型塑料模具鋼尤其是大截面的塑料模具鋼，對(duì)淬透性有很高的要求，典型鋼種P20和718就是通過添加Cr、Mn、及貴金屬Ni、Mo等提高淬透性的合金元素，從而達(dá)到提高淬透性的目的。但是添加Ni、Mo等貴金屬合金元素卻導(dǎo)致模具鋼的制造成本升高；塑料模具鋼的預(yù)硬化不僅增加了制造成本，而且還使該類模具鋼的制造周期加長(zhǎng)。

采用非調(diào)質(zhì)鋼來代替調(diào)質(zhì)處理是一個(gè)很好的克服預(yù)硬型塑料模具鋼上述缺點(diǎn)的解決方案。所謂非調(diào)質(zhì)鋼即為通過采用Cr、Mn、Mo等主要元素進(jìn)行合金化，提高淬透性，并添加微量的V、Ti、N等微合金化元素進(jìn)行沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化，使鋼在鍛軋后空冷即可獲得調(diào)質(zhì)處理所能得到的性能。目前非調(diào)質(zhì)鋼在汽車零部件領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，非調(diào)質(zhì)鋼所能生產(chǎn)的規(guī)格也僅限于熱軋材及小規(guī)格鍛材。非調(diào)質(zhì)鋼在塑料模具鋼方面的應(yīng)用也獲得了一定的進(jìn)展，例如公開號(hào)為CN1224769的專利公開了一種微合金化塑料模具鋼的制造方法，化學(xué)成分為：0.20～0.30％C，0.10～0.60％Si，1.70～2.50％Mn，0.035～0.08％P，0.01～0.04％S，0.20～0.50％Mo，0.05～0.20％V，0.0005～0.0050％B，0.0005～0.010％Ca等，為貝氏體型非調(diào)質(zhì)鋼。雖然該鋼添加P、S、等易切削合金元素并通過C鈣處理提高切削性能，卻降低了沖擊性能，U型缺口沖擊功10J左右。該發(fā)明的實(shí)施僅停留在截面厚度<300mm熱軋扁鋼產(chǎn)品。該發(fā)明雖然提到由熱模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)可推算出最大厚度可以做到450mm，但沒有指明寬度能夠做到多少，在相同截面厚度的情況下，中心部位的冷卻速度隨截面寬度的增加而降低，淬透性降低，若要滿足厚度為450mm、寬度超過450mm的模塊，即有效厚度超過450mm的模塊的非調(diào)質(zhì)處理需要更高的淬透性，因此上述發(fā)明專利無法滿足超厚截面塑料模具鋼非調(diào)質(zhì)的需求。另外非調(diào)質(zhì)模塊采用常規(guī)的鍛造之后熱裝退火的工藝也是無法做到的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種超厚非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼及其制造方法，以克服預(yù)硬化塑料模具鋼制造成本高，制造周期長(zhǎng)，淬火裂紋敏感性高及已有非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼軋制成形厚度小的缺點(diǎn)，保證大截面模具鋼能夠獲得貝氏體組織及預(yù)硬化塑料模具鋼所要求達(dá)到的硬度HRC30～36，并采用鍛造的方式進(jìn)行熱加工成形，控制鍛后的冷卻速度，實(shí)現(xiàn)了厚度超過300mm的超厚塑料模具鋼的非調(diào)質(zhì)化。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，超厚非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼，其成分質(zhì)量百分比為，

C??????0.20～0.32

Si????????????0.20～0.80

Mn????????????1.80～2.50

Cr????????????0.80～1.50

Mo????????????0.20～0.60

V?????????????0.08～0.20

B?????????????0.0010～0.0030

Ti????????????0.02～0.06

P?????????????≤0.035

S?????????????≤0.035

余鐵??????????和不可避免雜質(zhì)；

其組織狀態(tài)是貝氏體。