[發(fā)明專利]一種塑料模具鋼及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010202166.3
• 申請(qǐng)日: 2010-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN102286698A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 續(xù)維;吳曉春;周荃;閔永安;羅毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/48
• 分類號(hào): C22C38/48
• 代理公司: 北京金信立方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 劉鋒;王傳林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金行業(yè)模具鋼制造工藝領(lǐng)域，具體涉及一種大規(guī)格預(yù)硬化型塑料模具鋼及其制造方法。

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)硬化型塑料模具鋼制造。預(yù)硬化型塑料模具鋼是由冶金廠在供貨時(shí)就保證模具鋼達(dá)到用戶所要求的硬度和使用性能，用戶得到材料后，直接加工成模具，不再進(jìn)行淬火、回火處理就可以直接使用，這類鋼可以避免在模具加工以后再進(jìn)行淬火、回火熱處理操作所造成的變形、開裂、脫碳等缺陷，同時(shí)具有良好的強(qiáng)韌性，切削性能和拋光性能、尺寸精度以及性能價(jià)格比，適宜制造形狀復(fù)雜、精密的塑料模具，在塑料模具鋼市場(chǎng)中占有較大份額。

當(dāng)前，大規(guī)格塑料模具鋼產(chǎn)品領(lǐng)域最常用的是調(diào)質(zhì)型塑料模具鋼SW718H，其化學(xué)成分為：0.32～0.40％C，0.20～0.40％Si，1.10～1.50％Mn，P：≤0.025％，S：≤0.04％，0.25～0.40％Mo，1.70～2.00％Cr，0.85～1.15％Ni，其余為Fe。

從上述化學(xué)成分可以明顯看出：SW718H鋼中碳含量為0.32～0.40％，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0.32％。由此導(dǎo)致截面硬度的均勻性不佳，一般截面硬度差值在3.5HRC，截面硬度的均勻性不佳會(huì)造成模具的光潔度差，從而影響了模具成形質(zhì)量。

另外，SW718H鋼的制造技術(shù)要求在鍛造成形之后進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理才能達(dá)到預(yù)硬化HRC30～HRC36的硬度范圍，即將鋼模塊重新置入加熱爐中進(jìn)行加熱至860℃～880℃溫度，保溫8～10小時(shí)出爐，然后放入大型淬火槽中進(jìn)行淬火處理，當(dāng)模塊在淬火槽中冷卻至150℃后，再將模塊置入550℃～600℃回火爐中進(jìn)行10～20小時(shí)的保溫處理，隨后出爐冷卻至室溫。這勢(shì)必要增加調(diào)質(zhì)加熱爐、回火爐和淬火槽等冶金裝備，增加了制造成本，延長(zhǎng)了大規(guī)格模具鋼的制造工藝周期。

如果希望省略調(diào)質(zhì)熱處理工序而要達(dá)到預(yù)硬化模塊的硬度效果，目前的工藝技術(shù)只能做到厚度400mm以下的規(guī)格。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。該專利化學(xué)成份組成的特點(diǎn)是含有較高的錳元素和微合金化元素硼元素，通過在鋼種中加入硼元素作為微合金化元素增加鋼的淬透性，并通過鈣處理增加其切削性能。雖然按照上述專利生產(chǎn)出的模具鋼可作為一種非調(diào)質(zhì)的貝氏體型鋼使用，但是，其僅僅能作為一種規(guī)格小于300mm厚度的熱軋扁鋼產(chǎn)品使用。

然而，目前用于汽車內(nèi)飾板的塑料模具均采用的是截面厚度在600mm以上的預(yù)硬型塑料模具鋼。因此，多年來(lái)，廣大冶金材料學(xué)科的研技術(shù)人員一直在尋找一種新型的非調(diào)質(zhì)型大規(guī)格塑料模具鋼模塊，以替代目前的調(diào)質(zhì)型SW718H塑料模具鋼，滿足模具行業(yè)對(duì)低成本高質(zhì)量的大規(guī)格預(yù)硬化塑料模具鋼的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種塑料模具鋼及其制造方法，該種模具鋼采用新型的化學(xué)成分配比，其制造過程無(wú)需調(diào)質(zhì)熱處理工序，直接鍛后空冷，即可制得心部到表面硬度均勻的預(yù)硬化型塑料模具鋼，且適用于厚度在600mm以上的大規(guī)格塑料模具鋼。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了所述塑料模具鋼化學(xué)成分重量百分含量：

C???0.25～0.29％，

Mn??1.30～1.50％，

Si??0.40～0.60％，

Cr??1.20～1.50％，

Mo??0.40～0.50％，

Nb??0.02～0.05％，

Ni??≤0.15％，

Cu??≤0.15％，

P???≤0.020％，

S??≤0.015％，

N??≤0.012％，

余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

上述化學(xué)成分的重量百分含量設(shè)計(jì)達(dá)到如下技術(shù)效果：