CN102312168B

CN102312168B - 一种预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN102312168B
Application number: CN 201110184470
Authority: CN
Inventors: 陈建礼; 张晓琨; 田培凤; 王之香
Original assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Shanxi Taigang Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: CN102312168A

Abstract

本发明涉及一种预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法，钢板的成分的重量百分比为：C 0.28～0.40；Si 0.20～0.80；Mn 0.60～1.0；Cr 1.40-2.2；Mo 0.30～0.50；P≤0.030；S≤0.030；Al 0.01～0.08；Ti 0.01～0.05；B0.0010～0.0050；其余为Fe和不可避免的杂质。制造方法包括下述依次的步骤：第一步冶炼钢水的成分达到要求出钢浇注成钢锭：第二步热轧将钢锭轧制成60～200厚×300～1500宽×长2000～8000mm的钢板；第三步冷却将钢板冷却到550℃以下，缓冷时间不少于24小时；第四步回火钢板装在回火炉中400-600℃回火，保温4-12个小时，出炉并在空气中冷却到室温。本发明制造的预硬态塑料模具钢的钢板表面硬度差在20HB之内。

Description

一种预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法。

背景技术

现有的预硬态塑料模具钢钢板在预硬化处理后，常会出现钢板表面硬度不均匀现象，同板硬度差甚至超过30HB，对产品的质量稳定性和终端用户的使用造成一定的影响，特别是对模具的抛光性能的稳定性有较大影响，影响到抛光的质量。

发明内容

为了克服现有预硬态塑料模具钢钢板的上述不足，本发明提供一种钢板表面硬度差在20HB之内的预硬态塑料模具钢钢板，同时提供该钢板的制造方法。

本发明的技术构思是在生产预硬态塑料模具钢(P20、718等)钢板过程中，发现预硬化后的钢板表面硬度波动较大。钢板的显微组织显示，不同厚度规格(60-200mm厚)的钢板，从钢板表面到心部均有一定数量的铁素体存在。铁素体组织是所有显微组织中硬度最低的。由此可见，预硬态塑料模具钢钢板中存在一定数量的铁素体是造成钢板表面硬度不均匀现象的主要原因。只要能够抑制预硬处理过程中铁素体的析出，就能够提高预硬态塑料模具钢钢板的硬度均匀性。硼在钢中主要以固溶的形式吸附在晶界上，可以降低晶界的能量，降低先共析铁素体的形核率，抑制铁素体晶核的形成，从而抑制铁素体的形成。本方法的技术构思是在合金塑料模具钢中加入一定含量的硼，减少甚至杜绝塑料模具钢钢板预硬处理化过程中析出铁素体，从而提高预硬态钢板的硬度均匀性。硼是极活泼的元素之一，在钢中能与钢液中残留的氮、氧化合形成稳定的化合物而失去其有益的作用，所以，在炼钢时，加入适量的Al、Ti对硼进行保护，以防氮化、氧化。

本预硬态塑料模具钢钢板的主要特点是在合金塑料模具钢标准GB1299-2000中3Cr2Mo化学成分的基础上，再加入下述质量百分数的铝、钛与硼：Al 0.01～0.08；Ti 0.01～0.05；B 0.0010～0.0050。

本预硬态塑料模具钢钢板的成分的重量百分比为：

C 0.28～0.40；Si 0.20～0.80；Mn 0.60～1.0；Cr 1.40-2.2；Mo 0.30～0.50；P≤0.030；S≤0.030；Al 0.01～0.08；Ti 0.01～0.05；B 0.0010～0.0050；

其余为Fe和不可避免的杂质。钢板的外形尺寸为60～200厚×300～1500宽×长2000～8000mm，表面最大硬度值减最小硬度值为12HB-20HB，一般达15HB-20HB。

本预硬态塑料模具钢钢板的制造方法包括下述依次的步骤：

第一步冶炼

将EBT(电炉)冶炼的钢水经LF(钢包精炼)与VD(真空脱气)冶炼，钢水的成分的重量百分比达下述要求出钢浇注：

C 0.28～0.40；Si 0.20～0.80；Mn 0.60～1.0；Cr 1.40-2.2；Mo 0.30～0.50；P≤0.030；S≤0.030；Al 0.01～0.08；Ti 0.01～0.05；B 0.0010～0.0050；其余为Fe和不可避免的杂质。浇注成钢锭。

第二步热轧

将钢锭在加热炉中加热到1180-1290℃，并保温4±0.5小时，然后采用轧机将钢锭轧制成60～200厚×300～1500宽×长2000～8000mm的钢板。终轧温度在800～1000℃之间。

第三步冷却

热轧制后的钢板以0.025℃～0.17℃/秒的冷却速度冷却到550℃以下，然后将钢板装入350-500℃的缓冷坑缓冷，缓冷时间不少于24小时。

第四步回火

钢板缓冷后，从缓冷坑中吊出钢板，使其在空气中冷却到室温，装入回火炉中，加热到400-600℃进行回火，保温4-12个小时，出炉并在空气中冷却到室温(一般40度以下)。

本发明的目的是提高预硬态塑料模具钢钢板硬度均匀性，本发明排除预硬化处理因素外，分析发现预硬化钢板中存在铁素体是影响钢板表面硬度均匀性的主要原因，在炼钢时，加入适量的Al、Ti对硼进行保护，以防氮化、氧化。采取上述技术方案以后，预硬态塑料模具钢钢板表面硬度差(钢板表面最大硬度值减最小硬度值)可以控制在20HB之内。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法的具体实施方式，但本预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。

钢板实施例一

本预硬态塑料模具钢钢板实施例的成分的重量百分比为：

C 0.35％； Si 0.52； Mn 0.92； Cr 1.45； Mo 0.33；

P 0.012； S 0.003； Al 0.030； Ti 0.02； B 0.0025。

其余为Fe和不可避免的杂质，钢板规格为200×1000×4300mm，钢板表面最大硬度值减最小硬度值为20HB。

钢板实施例二

本预硬态塑料模具钢钢板实施例的成分的重量百分比为：

C 0.32％； Si 0.30； Mn 0.65； Cr 1.74； Mo 0.37；

P 0.009； S 0.001； Al 0.040； Ti 0.015； B 0.0015。

其余为Fe和不可避免的杂质，钢板规格为200×1000×4300mm，钢板表面最大硬度值减最小硬度值为18HB。

钢板实施例三

本预硬态塑料模具钢钢板实施例的成分的重量百分比为：

C 0.38％； Si 0.68； Mn 0.83； Cr 2.0； Mo 0.45；

P 0.015； S 0.001； Al 0.020； Ti 0.04； B 0.0038。

其余为Fe和不可避免的杂质，钢板规格为200×1000×4300mm，钢板表面最大硬度值减最小硬度值为15HB。

钢板制造方法实施例一

本实施例制造的是上述实施例的预硬态塑料模具钢钢板，本实施例的步骤如下：

第一步冶炼

将50吨EBT(电炉)冶炼的钢水60吨依次经60吨LF(钢包精炼)与60吨VD(真空脱气)冶炼，钢水的成分的重量百分比达下述要求出钢浇注：

C 0.35％； Si 0.52； Mn 0.92； Cr 1.74； Mo 0.37；

P 0.012； S 0.003； Al 0.036； Ti 0.02； B 0.0025。

其余为Fe和不可避免的杂质。

浇注成8支7.2吨钢锭。

第二步热轧

钢锭在加热炉中加热到1260℃并保温4小时，然后采用1000mm二辊可逆式初轧机将钢锭轧制成200厚×1000宽×长4300mm相同规格钢板各8块。终轧温度在900℃。

第三步冷却

热轧制后的钢板以0.025℃～0.17℃/秒的冷却速度冷却到450℃，然后将钢板装入400℃的缓冷坑缓冷48小时。

第四步回火

钢板缓冷后，从缓冷坑中吊出钢板，使其在空气中冷却到室温，装入回火炉中，加热到400℃，在400℃保温12小时后，出炉并在空气中冷却到室温。

钢板制造方法实施例二

第一步冶炼

C 0.32％； Si 0.30； Mn 0.65； Cr 1.74； Mo 0.37；

P 0.009； S 0.001； Al 0.040； Ti 0.015； B 0.0015。

其余为Fe和不可避免的杂质。

浇注成8支7.2吨钢锭。

第二步热轧

钢锭在加热炉中加热到1280℃并保温3小时40分钟，然后采用1000mm二辊可逆式初轧机将钢锭轧制成200厚×1000宽×长4300mm相同规格钢板各8块。终轧温度在850℃。

第三步冷却

热轧制后的钢板以0.025℃～0.17℃/秒的冷却速度冷却到430℃，然后将钢板装入420℃的缓冷坑缓冷38小时。

第四步回火

钢板缓冷后，从缓冷坑中吊出钢板，使其在空气中冷却到室温，装入回火炉中，加热到450℃，在450℃保温10小时后，出炉并在空气中冷却到室温。

钢板制造方法实施例三

第一步冶炼

C 0.38％； Si 0.68； Mn 0.83； Cr 2.0； Mo 0.45；

P 0.015； S 0.001； Al 0.020； Ti 0.04； B 0.0038。

其余为Fe和不可避免的杂质。

浇注成8支7.2吨钢锭。

第二步热轧

钢锭在加热炉中加热到1280℃并保温4小时20分钟，然后采用1000mm二辊可逆式初轧机将钢锭轧制成200厚×1000宽×长4300mm相同规格钢板各8块。终轧温度在950℃。

第三步冷却

热轧制后的钢板以0.025℃～0.17℃/秒的冷却速度冷却到380℃，然后将钢板装入360℃的缓冷坑缓冷28小时。

第四步回火

钢板缓冷后，从缓冷坑中吊出钢板，使其在空气中冷却到室温，装入回火炉中，加热到530℃，在530℃保温8小时后，出炉并在空气中冷却到室温。

钢板制造方法对比实施例

本实施例与钢板制造方法实施例的不同之处，是在第一步冶炼时，冶炼的钢水的成分不同，它的成分的重量百分比为：

C 0.34％； Si 0.50； Mn 0.89； Cr 1.76； Mo 0.36；

P 0.011； S 0.003； Al 0.005；

其余为Fe和不可避免的杂质。浇注成浇注8支7.2吨钢锭。

其它热轧、冷却与回火的操作与钢板制造方法实施例的相同。

将上述两种制造方法的四个实施例制得的预硬态塑料模具钢钢板进行表面硬度检验，即在每块钢板的两端与中间各取三个点，每块钢板取九个点检验钢板表面硬度，钢板表面硬度差对比(HB)见表1。

表1

炉号	钢板表面最大硬度差	钢板表面平均硬度差
			制造方法实施例一	20	13.9
制造方法实施例二	18	12.6
			制造方法实施例三	15	11
制造方法对比实施例	40	27.8

在四个不同实施例制造的钢板上取样观察显微组织，制造方法实施例的试样中不存在铁素体组织，制造方法对比实施例的试样上有铁素体析出。

Claims

1. 一种预硬态塑料模具钢钢板的制造方法，它包括下述依次的步骤：

第一步冶炼

将EBT电炉冶炼的钢水经LF钢包精炼与VD真空脱气冶炼，钢水的成分的重量百分比达下述要求出钢浇注成钢锭：

C 0.28～0.40； Si 0.20～0.80； Mn 0.60～1.0； Cr 1.40—2.2；Mo 0.30～0.50； P ≤0.030； S≤0. 030； Al 0.01~0.08；

Ti 0.01~0.05； B 0.0010~0.0050；其余为Fe和不可避免的杂质；

第二步热轧

将钢锭在加热炉中加热到1180-1290℃，并保温4±0.5小时，然后采用轧机将钢锭轧制成60～200厚×300～1500宽×长2000～8000 mm的钢板；

终轧温度在800~1000℃之间；

第三步冷却

热轧制后的钢板以0.025℃～0.17℃/秒的冷却速度冷却到550℃以下，

然后将钢板装入350—500℃的缓冷坑缓冷，缓冷时间不少于24小时；

第四步回火

钢板缓冷后，从缓冷坑中吊出钢板，使其在空气中冷却到室温，装入回火炉中，加热到400-600℃进行回火，保温4-12个小时，出炉并在空气中冷却到室温。