[發明專利]一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811583447.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109371329B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 楊凡;梁初得;張國慶;張笑寧;李巖;徐先鋒
• 申請（專利權）人: 黃石華中模具材料研究所;湖北三冶重工科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C21D8/00;C21D1/26;C21D1/18
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 滕金葉

本發明公開了一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料及其制備方法，所述模具鋼材料含有下述重量百分比的成分：C：0.38～0.45%，Si：0.50～0.70%，Mn：0.40～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.20～5.50%，Ni：0.80～1.20%，Mo：1.40～1.80%，V：0.50～0.80%，W：1.40～1.80%，Nb：0.10～0.20%，Y：0.001～0.003%，B：0.001～0.005%，[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm，余量為Fe；制備時，采用EBT冶煉—LF精煉—VD真空脫氣—ESR電渣重溶冶煉工藝，和鋼錠退火—鍛造—鋼材退火—超細化熱處理的鋼材處理工藝，得到本發明的耐高溫人工水晶工藝品成型專用模具鋼材料，本發明鋼材具有HRC60的硬度，且高溫疲勞強度、冷熱疲勞強度等性能的持久性均優于國內同類產品。

技術領域

本發明涉及工模具鋼材料技術領域，特別是一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料及其制備方法。

背景技術

我國于2015年9月開始實施的工模具鋼國家標準GB/T1299-2014，所列品種共92個，基本上形成了我國特色的工模具鋼系列。特別是改革開放以來，我國模具工業進入了快速發展時期，這極大地促進了模具材料的生產，應用技術的進步。隨著我國現代化工業的發展，國內一些大學、研究機構和鋼廠在引進消化吸收國外先進設備、工藝技術和品種時，相繼在冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼方面開發了一些具有一定特色的模具材料新品種，其中有一些新材料的技術性能已達到或超過國外同類材料的性能。

人工水晶工藝品模具用材料應歸口玻璃模具鋼，但我國目前模具鋼品種尚缺乏玻璃模具鋼種類，多以熱作模具鋼替代。改革開放初期，我國人工水晶模具從外國直接進口，價格昂貴且使用不便，出現質量問題協調解決困難。隨著人工水晶模具使用量逐步增大，生產企業也逐步改用國產模具材料制作模具，以滿足對人工水晶模具的需求，經反復比選，原上鋼五廠所產H13性價比最佳，理化性能基本上能滿足人工水晶生產工藝要求，但是H13存在一個重要缺陷：熱疲勞性能低，導致模具使用壽命僅為進口模具的1/5。改用國產模具經歷了三個階段：第一階段，改革開放初期一段時間內，人工水晶工藝品生產，包括燈飾品、衣飾品、裝飾品、工藝品等，全部使用進口模具（以韓國模具為主）；第二階段，開始使用進口材料仿制模具，這期間主要攻克模具制造關；第三階段，除個別品種試制需進口材料制作模具外，絕大部分人工水晶制品模具均為國產模具材料制作，實現了人工水晶成型模具國產化。

雖然我國人工水晶成型模具實現了國產化，但是國產人工水晶成型模具在使用過程中還存在以下兩個問題：一是模具使用壽命低（≤24小時），二是人工水晶工藝品表面光潔度不高。

影響模具使用壽命的因素很多，但主要原因還是熱疲勞強度和抗氧化性。人工水晶工藝品屬玻璃范疇，玻璃為非晶體，沒有固定熔點，只有熔程，600～800℃開始軟化，溫度越高流動性越好。在被加熱時由軟化到完全變為液態常有一個相當寬的溫度范圍。人們正是利用此性質而在它半軟不硬時將其制成各種形狀的器皿、工藝品等。因此模具的工作溫度一般在800～1300℃之間。由于模具頻繁地與熔融狀態的水晶接觸，長期承受氧化、重力及熱疲勞等作用，同時，模具的內腔接觸面與水晶制品反復摩擦而被磨損，光潔度降低。這些因素導致模具失效而報廢，使模具壽命降低。

因此，研發一種新的人工水晶工藝品成型用模具鋼材料，提高模具鋼材料的耐熱疲勞強度和抗氧化性能，使人工水晶成型模具具有良好的耐熱、耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊、抗氧化、抗熱疲勞性能，成為目前行業內亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的就是針對目前國產的模具鋼材料存在耐熱疲勞強度低，抗氧化性能差，生產的人工水晶成型模具存在使用壽命短，生產的產品表面光潔度低等問題，而提供一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料及其制備方法。