CN101956144A

CN101956144A - 一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法

Info

Publication number: CN101956144A
Application number: CN 201010526443
Authority: CN
Inventors: 陈蕴博; 左秀荣; 王淼辉; 葛学元; 李勇; 王振伟; 杨晓
Original assignee: Zhengzhou University; Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Current assignee: Qilu Special Steel Co., Ltd.
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2030-11-01
Also published as: CN101956144B

Abstract

本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种马氏体加铁素体塑料模具钢的制备方法，该钢各元素的质量分数为：C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。制备上述塑料模具钢的方法为：在热处理炉中加热钢至720－830℃保温10－50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100－600℃回火。该钢由回火马氏体加铁素体及均匀分布的碳化物组成，钢中回火马氏体体积百分比占65－95%，碳化物颗粒平均直径在0.01－1.5μm之间。该钢的硬度为30－40HRC，冲击韧性为30－80J。实施本发明后的塑料模具钢，具有较高强度及伸长率、优异的冲击韧性、优良的抛光性能，且成本低廉。

Description

一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法

技术领域

本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法。

背景技术

20世纪80年代以来，我国的模具工业发展迅速，但现阶段还不能全面满足国内需求，每年中高档模具仍需大量从国外进口，原因之一就是国产模具钢在很多方面与国际先进水平还有一定差距。随着塑料制品向多样化和大型化方向发展，塑料模具用钢的质量和性能要求日益提高。塑料模具的重要失效形式为磨损失效，局部塑性变形失效和断裂失效，主要由于材料的强度、韧性及耐磨性低造成的。采用贵重合金元素含量低的低合金钢，通过优化热处理工艺，得到高性能、低成本、长寿命的模具是一种切实可行的方法。

塑料模具所使用的材料与热处理是影响其使用寿命的主要因素。由于钢中的Cr、Mo形成的碳化物能提高钢的磨损抗力，溶于α中的Cr、Mo能提高钢的热强度，而钢中的C是最强的固溶强化元素，因此，含Cr、Mo的中碳钢是塑料模具钢中应用最广泛的钢种。由于硬度均匀、加工性能及力学性能好、模具变形小，调质态预硬化塑料模具钢得到广泛应用。

双相钢在汽车工业上极具吸引力，汽车用高强度双相钢的研究较多，但双相钢在模具上的应用报道较少。利用双相钢的性能优势，提高所制模具的寿命，具有广阔的应用前景。本发明采用低合金钢，通过优化临界区热处理工艺得到理想的双相或多相组织，该发明对改善塑料模具钢的综合性能，降低模具制造成本，充分发挥材料的潜力，具有重要意义。

发明内容

本发明的技术方案如下。

本发明提供一种热处理方法制备的塑料模具钢，其各元素的质量分数为：C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中：C的质量分数为0.15－0.27%，Mo的质量分数为0.39－0.59%，Ni的质量分数为0.10－0.30%，Mn的质量分数为0.60－1.00 %，Cr的质量分数为1.40－2.00%，Si的质量分数为0.20－0.40%。

制备上述塑料模具钢的方法为：在热处理炉中加热钢至720－830℃保温10－50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100－600℃回火。该钢的硬度为30－40HRC，冲击韧性为30－80J。

其中：在热处理炉中加热温度优选755－800℃。

上述方法制备的塑料模具钢，由回火马氏体加铁素体及均匀分布的碳化物组成。钢中回火马氏体体积百分比占65－95%。碳化物颗粒平均直径在0.01－1.5μm之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1. 合金元素含量低，制备成本低廉；.多种合金成分并存，并且各种合金成分含量可控，克服了现有技术中各种合金成分和组分的缺陷，例如现有技术中没有如本申请同时具有C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S元素，也没有上述元素的含量范围。当具备上述条件时，钢的综合性能优异。

2. 钢的综合性能优异。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中塑料模具钢的化学成分如表1所示，塑料模具钢的热处理工艺如表2所示，塑料模具钢的马氏体体积分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3所示。

表1 塑料模具钢的化学成分（质量分数，%）

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni
									实施例1	0.15	0.20	0.98	0.023	0.002	1.68	0.50	0.10
实施例2	0.23	0.30	0.76	0.016	0.003	1.89	0.42	0.12
									实施例3	0.19	0.22	0.88	0.018	0.006	1.54	0.52	0.23
实施例4	0.22	0.36	0.68	0.024	0.014	1.95	0.45	0.29
									实施例5	0.27	0.35	0.60	0.010	0.007	1.75	0.56	0.20
实施例6	0.18	0.32	0.80	0.006	0.003	1.40	0.54	0.17
									实施例7	0.21	0.40	0.72	0.014	0.005	2.00	0.56	0.14
实施例8	0. 25	0.26	0.92	0.013	0.023	1.47	0.39	0.23
									实施例9	0.20	0.38	0.84	0.002	0.0006	1.82	0.47	0.26
实施例10	0.17	0.28	0.64	0.009	0.0018	1.61	0.59	0.30

表2 塑料模具钢的热处理工艺

实施例	热处理炉中保温温度℃	保温时间min	冷却方式	回火温度℃
					实施例1	720	50	油冷	250
实施例2	740	45	油冷	150
					实施例3	760	38	油冷	350
实施例4	780	30	油冷	600
					实施例5	800	20	油冷	100
实施例6	820	15	油冷	300
					实施例7	830	10	油冷	500
实施例8	755	40	油冷	200
					实施例9	770	35	油冷	400
实施例10	790	25	油冷	550

表3 塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能

Figure 2010105264436100002DEST_PATH_IMAGE001

实施例1

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例1所示。按表2实施例1所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例1所示。

实施例2

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例2所示。按表2实施例2所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例2所示。

实施例3

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例3所示。按表2实施例3所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例3所示。

实施例4

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例4所示。按表2实施例4所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例4所示。

实施例5

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例5所示。按表2实施例5所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例5所示。

实施例6

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例6所示。按表2实施例6所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例6所示。

实施例7

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例7所示。按表2实施例7所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例7所示。

实施例8

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例8所示。按表2实施例8所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例8所示。

实施例9

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例9所示。按表2实施例9所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例9所示。

实施例10

目标产物中各元素的质量分数如表1中实施例10所示。按表2实施例10所示工艺制备本发明钢。塑料模具钢的马氏体体积百分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3实施例10所示。

Claims

1.本发明提供一种热处理方法制备的塑料模具钢，其各元素的质量分数为：C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2. 根据权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于：C的质量分数为0.15－0.27%，Mo的质量分数为0.39－0.59%，Ni的质量分数为0.10－0.30%，Mn的质量分数为0.60－1.00%，Cr的质量分数为1.40－2.00%，Si的质量分数为0.20－0.40%。

3.制备上述塑料模具钢的方法，其特征在于包括以下步骤：在热处理炉中加热钢至720－830℃保温10－50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100－600℃回火。

4.该钢的硬度为30－40HRC，冲击韧性为30－80J。

5.权利要求9的方法，其特征在于：在热处理炉中加热温度优选755－800℃。

6.权利要求9-10所制备的塑料模具钢，其特征在于：该钢由回火马氏体加铁素体及均匀分布的碳化物组成。

7.权利要求11的方法，其特征在于：钢中回火马氏体体积百分比占65－95%。

8.权利要求11的方法，其特征在于：碳化物颗粒平均直径在0.01－1.5μm之间。