[發明專利]高氮高耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法

有效

• 申請號: 201811285368.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109022700B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 肖強;李俊洪;羅許;劉序江
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/32;C21D1/607;C21D6/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

本發明涉及高氮高耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法，屬于金屬材料熱處理技術領域。本發明解決的技術問題是塑料模具鋼由于合金元素貴導致成本高、耐蝕性能不理想。本發明的技術方案是提供高氮高耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法，包括球化退火、鹽浴淬火、回火配分的步驟，回火階段完成元素配分。模具鋼由以下化學元素組成，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％。本發明能夠得到力學性能、耐腐蝕性能優異的塑料模具鋼，本發明的熱處理工藝針對的模具鋼氮含量較高，Cr、Mo等耐蝕元素含量低，生產成本低。

技術領域

本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及高氮高耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法。

背景技術

隨著近半個世紀以來石油化工工藝的迅猛發展，塑料產量迅速增加。塑料已經和鋼鐵、木材、水泥一起構成現代社會的四大基礎材料。大量塑料制品在生產過程中需要采用模具壓制成型，在很大程度上促進了模具工業的發展。模具材料是影響模具質量、性能和使用壽命的關鍵因素，也是模具工業發展中十分重要的一環。塑料磨具鋼是一種用于塑料制作的模具鋼，塑料模具材料仍以模具鋼為主，模具鋼的發展推動了工業產品向高級化、多樣化、個性化、高附加值的方向發展。塑料制品在國民生產、生活中的需求越來越大，人們對塑料模具的使用要求也越來越高，例如尺寸精度和耐腐蝕性能。塑料制品例如聚氯乙烯、阻燃ABS等，在注塑成型過程中會分解出氯離子等有害元素，對模具型腔有強烈的腐蝕性，容易導致模具耐腐蝕失效，進而使模具使用壽命大大降低并嚴重影響成品的表面質量。

塑料模具的耐蝕性能與制造模具材料的基體中Cr元素含量密切相關。在化學成分一定的前提下，熱處理方法對基體中Cr元素含量起決定性作用。因此，設計合理的熱處理方法對提高塑料模具的壽命具有重要的意義。專利文獻CN105506249A公開了一種高氮耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法，步驟包括高溫擴散退火、鍛造得到鍛件，然后依次進行球化退火、淬火及回火。該方法適用的對象是氮含量在0.2～0.25％之間的高碳、高鉻、高鉬以及高釩的塑料模具鋼，合金元素成本昂貴。專利文獻CN106148647A公開了一種3Cr13馬氏體不銹鋼的Q-P處理工藝，先進性固溶處理，然后進行淬火、再分配處理，最后進行回火處理。該方法僅針對普通3Cr13采用Q-P處理工藝，但其回火配分處理過程中，鉻元素主要與碳元素結合析出，對改善耐蝕性能效果不明顯。

發明內容

本發明解決的技術問題是塑料模具鋼由于合金元素貴導致成本高、耐蝕性能不理想。

本發明解決上述技術問題的技術方案是提供高氮高耐蝕塑料模具鋼的熱處理方法，包括球化退火、鹽浴淬火、回火配分的步驟，具體步驟包括：

a.球化退火階段將模具鋼在低于500℃條件下放入退火爐中，以90℃/h～100℃/h的速度升溫至940～960℃，保溫7h～10h，之后以40℃/h～50℃/h的冷卻速度冷卻到730℃～750℃，保溫4h～7h，最后，以40℃/h～50℃/h的冷卻速度冷卻至≤500℃，出爐空冷至室溫；

b.淬火階段步驟a中獲得的球化退火態模具鋼，在低于450℃下放入淬火加熱爐，并以90℃/h～100℃/h的速度升溫至740～760℃，保溫3～4h后，繼續按90℃/h～100℃/h的速度加熱至1080℃～1100℃，保溫50min～60min后迅速將模具鋼置于溫度為225℃～235℃的鹽浴中，保持10～15min；

c.將步驟b處理后的模具鋼迅速取出，放入加熱溫度為420℃～450℃的回火爐中，保溫1～2h后，出爐空冷至室溫。

其中，模具鋼由以下化學元素組成，按質量百分比，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％，其余為Fe和其他雜質元素。