[發(fā)明專利]一種經(jīng)濟(jì)型塑料型腔模具用鋼及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810032213.7
• 申請日: 2008-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN101476086A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華蔚;江來珠;徐震
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/50
• 分類號(hào): C22C38/50;C22C38/58;B21B37/74;C21D8/02;C21D9/46;B22D11/16
• 代理公司: 上海開祺知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 竺 明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模具用鋼及其制造方法，特別涉及一種經(jīng)濟(jì)型塑料型腔模具用鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和不斷出現(xiàn)的新材料，塑料制品已經(jīng)成為一種重要的工業(yè)材料并廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)的各部門。從航天器到艦艇，從建筑材料到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從家用電器到兒童玩具都離不開塑料制品。為此，不少工業(yè)發(fā)達(dá)國家塑料模具的產(chǎn)值已經(jīng)在模具制造業(yè)中位居首位。塑料模具用鋼按大類分，有模架模具制造用鋼和型腔模具制造用鋼，使用硬度要求為：用于模架模具用鋼的硬度為HRC22～24，代表鋼種有日本鋼S50C～55C，為調(diào)質(zhì)型模架模具用鋼，用于型腔模具用鋼的硬度分為HRC28～32、HRC33～37和HRC38～43，代表鋼種有美國AISI標(biāo)準(zhǔn)的P20、P20+Ni和日本Daido公司的NAK80，均為調(diào)質(zhì)型型腔模具用鋼。

型腔模具用鋼的鋼板厚度通常在15～500mm之間，其關(guān)鍵技術(shù)是要保證鋼板厚度方向組織和硬度分布的均勻性，從而獲得優(yōu)良的拋光性能、耐大氣腐蝕性能和較低的氣割裂紋敏感性。長期以來，型腔模具用鋼均采用中碳合金成分設(shè)計(jì)體系，鋼中的Cr、Ni、Mo等貴金屬含量較高，目的是通過調(diào)質(zhì)熱處理工藝來獲得制造模具時(shí)所需要的性能和硬度要求。

如表1所示，有的專利采用Mn-Cr-Mo-Ni高合金成分體系，如中國專利號(hào)CN86103713A，CN1576382A以及歐洲專利號(hào)EP0247415A2；有的專利采用Cr-Mo-Ni-Cu高合金成分體系，如日本專利號(hào)JP2003-201537A、中國專利號(hào)CN86103713A；有的專利是Mn-Mo-B合金成分體系，專利號(hào)有中國專利公開號(hào)CN1224769A。

中國專利公開號(hào)CN1224769A“一種微合金塑料模具鋼的制造方法”，其合金成分為(重量％)，C?0.20～0.30，Si?0.10～0.60，Mn?1.70～2.50，P?0.035～0.080，S?0.010～0.040，Mo?0.20～0.50，V?0.05～0.20，B?0.0005～0.0050，Ca?0.00050～0.010，N?0.0050～0.0080，Ti/N＝3～4，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

該專利關(guān)鍵性合金元素為C、Mn、Mo和B，這些元素雖然使鋼具有較高的淬透性，在熱加工后空冷條件下也能獲得單一的貝氏體組織。問題是由于該鋼的碳含量為0.20～0.25％之間，錳含量為1.70～2.50％，而且硼含量為0.0005～0.0050％，由于碳、錳屬于易偏析合金元素，過高的錳含量會(huì)導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)大截面板坯芯部偏析嚴(yán)重，而合金偏析嚴(yán)重的直接后果就是板坯在熱加工后芯部偏析帶易獲得脆性的馬氏體組織。這種馬氏體組織雖然能通過后續(xù)高溫回火熱處理轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w組織，但回火索氏體硬度與正常部位貝氏體組織硬度相差很大，由于芯部和其它部位組織不同，切削加工性和拋光性能受到不良影響，并且硼含量在冶煉時(shí)難于精準(zhǔn)控制。因此，該發(fā)明專利雖然成功采用了非調(diào)質(zhì)貝氏體鋼的成分設(shè)計(jì)思路，但難于保證一定厚度鋼板整個(gè)截面組織和硬度的等同性和均勻性。

中國專利公開號(hào)CN1576382A“機(jī)械加工性優(yōu)異的塑料注射成型模具用鋼”的專利，其合金成分為(重量％)，C?0.10～0.30％，Si?0.40～0.70％，Mn?0.90～1.50％，S?0.005～0.020％，Cr?1.0～2.50％，Ni?0.10～0.50％，Mo0.20～0.50％，V?0.0010～0.20％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

該專利關(guān)鍵性合金元素為Cr、Mo。這些元素匹配主要是提高鋼的淬透性，使該專利鋼能在淬火(油淬)后得到馬氏體組織，回火后轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w和析出碳化物并起到鋼的二次硬化作用。

由于該專利鋼是通過后續(xù)熱處理(淬火+回火)來達(dá)到大截面塑料模具鋼的硬度和其它性能要求，調(diào)質(zhì)后的硬度也能達(dá)到HRC29～31。問題是大截面模塊表面和中心在淬火過程(油淬)中的冷卻速度極其不均勻性，造成模塊厚度上的組織和硬度差距較大，同時(shí)淬火過程中形成的馬氏體組織，使大截面模塊淬火裂紋敏感性提高。另外，鋼在油淬時(shí)環(huán)境污染比較嚴(yán)重，不利于綠色環(huán)保要求。

隨著世界鋼鐵產(chǎn)量的突飛猛進(jìn)，鐵礦石貴金屬M(fèi)o、Ni價(jià)格的飆升，造成型腔用塑料模具鋼的價(jià)格也隨之不斷攀升。開發(fā)成本低且具有較好耐蝕性和拋光性、硬度在HRC28～32的型腔塑料模具用鋼成為目前模具鋼生產(chǎn)企業(yè)的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容