CN102953013A - 热锻模压铸模用模具钢的制备工艺 - Google Patents

热锻模压铸模用模具钢的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了热锻模压铸模用模具钢的制备工艺,包括有以下步骤:a、铸造步骤,模具钢基体由下述质量百分比的组分组成:C0.23-0.35%,Mn1.4-2.0%,Si0.8-1.5%,V 0.11-0.15%,Ti0.10-0.19%,Cr0.8-2.0%,Ni0.4-1.5%,W0.21-0.8%,Nb0.02-0.06%,Cu0.30%-1.20%,P≤0.034%、S≤0.050%,余量为Fe及不可避免的夹杂质;将含有上述组分的模具钢加热至650-760℃,保温5-6小时,炉冷至280-320℃,保温3-5小时,再加热至650-690℃,保温32小时,以43℃/小时冷却至400℃,再以20℃/小时,冷却至常温。本发明它具有优异的韧性和切削性,从而能延长工具的寿命,同时维持常规的性能,具有优异的抛光性和耐磨性。

Description

热锻模压铸模用模具钢的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种模具钢,具体属于热锻模压铸模用模具钢的制备工艺。
背景技术
用来生产塑料成型模具的模具钢需要具有以下特性:
(1)镜面精加工性(mirror finish workability)良好,不易发生针孔和微小麻点;
(2)打磨加工性(satinizing workability)良好;
(3)抗腐蚀和生锈性良好;
(4)强度、耐磨性和韧性良好;
(5)切削性良好。
通常使用例如JIS SCM440等中等C-Mn-Cr-Mo-Fe系钢材作为塑料成型用模具钢,但上述要求已经增加,另外,近年来,生产交货时间的降低已经作为客户的重要要求出现。为了降低加工步骤数目来满足该要求,通常使用各种钢材,例如低碳Mn-Cr-Mo-S-Fe系钢材(见JP-A-48-093518)、为了改进淬火性向上述钢材(即JP-A-48-093518)加入Ni的改性钢材(JP-A-52-065557)和改进切削性的无硫含Cu的钢材(见JP-A-58-067850或JP-A-60-204868)。
上述塑料成型用钢材,即低碳Mn-Cr-Mo-S-Fe系钢材和低碳Mn-Ni-Cr-Mo-S-Fe系钢材,存在着不能得到满意的模具寿命的问题,由于当用这种钢材形成最大长度约2米的大尺寸模具时,由于硫化物离析等,抛光性、耐磨性和韧性变差。JP-A-58-067850的低碳无硫Mn-Cr-Cu-Fe系钢材对淬火回炎处理具有低的抗软化性,所以当它在约550℃下进行氮化处理时,钢材的硬度变差。JP-A-48-093518的低碳Mn-Ni-Cr-Mo(W/2)-Cu-Fe系钢材不一定令人满意,这是因为由于碳含量低不能得到足够的析出硬化效果。
在JP-A-03-115523的低碳低硫低A1和低氧的Mn-Cr-Mo-系钢材中,由于将基材的硬度降低于HRC30改进了切削性,所以尽管通过抑制非金属杂物的出现改进了镜面精加工性,但是该材料具有低的硬度和不令人满意的抛光性和耐磨性。JP-A-07-062491的低碳Mn-Cr-Mo(W)-V-Cu-Fe钢材或低碳Mn-Ni-Cr-Mo(W)-V-Cu-Fe钢材确保:即使用这种钢材形成大尺寸的模具,也能满足能塑料成型用模具的上述要求,由于Cr、Mo(W/2)、Cu和V,因足够的析出硬化,该钢材具有高的强度的优异的切削性。但是,当广泛地使用工程塑料材料时,抛光性和耐磨性不一定令人满意。
发明内容
本发明的目的上提供一种热锻模压铸模用模具钢的制备工艺,它具有优异的韧性和切削性,从而能延长工具的寿命,同时维持常规的性能,具有优异的抛光性和耐磨性。
本发明的技术方案如下:
热锻模压铸模用模具钢的制备工艺,包括有以下步骤:
a、铸造步骤,模具钢基体由下述质量百分比的组分组成:C 0.23-0.35%,Mn 1.4-2.0%,Si 0.8-1.5%,V  0.11-0.15%,Ti 0.10-0.19%,Cr 0.8-2.0%,Ni 0.4-1.5%, W 0.21-0.8%, Nb 0.02-0.06%, Cu 0.30%-1.20%,P≤0.034%、S≤0.050%,余量为Fe及不可避免的夹杂质;将含有上述组分的模具钢加热至650-760℃,保温5-6小时,炉冷至280-320℃,保温3-5小时,再加热至650-690℃,保温32小时,以43℃/小时冷却至400℃,再以20℃/小时,冷却至常温;
b、热处理步骤
对步骤a中得到的模具钢,再加热至980℃并保温1-2h,油冷至不高于100℃后重新加热至680℃-710℃的温度范围并保温3h,之后水冷;经过回火处理后,再将模具钢的头部加热到320-380℃,保温4-5小时,然后喷雾冷却处理,模具钢的尾部在900-1020℃,保温6-8小时,然后空冷,最后模具钢中部再加温至温度为160~190℃,保温2-3小时,放入铁箱中堆冷;
c、将热处理后的钢抛丸处理;
d、将模具钢在-190℃左右液氮中处理5-6小时;
e、升至室温,保存24-36小时后,再加热至240-260℃,保温2-3小时,空冷;
f、磷化处理,在常温下将模具钢在热火封闭,温度为280-300℃,采用PH值为8的表面调整剂处理1-2min,经滴空1-2min后,采用磷化剂处理15-20min,再经滴空1-2min后,采用清水清洗。
本发明具有优异的韧性和切削性,从而能延长工具的寿命,同时维持常规的性能,具有优异的抛光性和耐磨性。
具体实施方式
热锻模压铸模用模具钢的制备工艺,包括有以下步骤:
a、铸造步骤,模具钢基体由下述质量百分比的组分组成:C 0.35%,Mn 1.8-2.0%,Si 1.5%,V  0.15%,Ti 0.1%,Cr 1.8-2.0%,Ni 1.4-1.5%, W 0.71-0.8%, Nb 0.04-0.06%, Cu 0.90%-1.00%,P≤0.034%、S≤0.050%,余量为Fe及不可避免的夹杂质;将含有上述组分的模具钢加热至650-760℃,保温5-6小时,炉冷至280-320℃,保温3-5小时,再加热至650-690℃,保温32小时,以43℃/小时冷却至400℃,再以20℃/小时,冷却至常温;
b、热处理步骤
对步骤a中得到的模具钢,再加热至980℃并保温1-2h,油冷至不高于100℃后重新加热至680℃-710℃的温度范围并保温3h,之后水冷;经过回火处理后,再将模具钢的头部加热到320-380℃,保温4-5小时,然后喷雾冷却处理,模具钢的尾部在900-1020℃,保温6-8小时,然后空冷,最后模具钢中部再加温至温度为160~190℃,保温2-3小时,放入铁箱中堆冷;
c、将热处理后的钢抛丸处理;
d、将模具钢在-190℃左右液氮中处理5-6小时;
e、升至室温,保存24-36小时后,再加热至240-260℃,保温2-3小时,空冷;
f、磷化处理,在常温下将模具钢在热火封闭,温度为280-300℃,采用PH值为8的表面调整剂处理1-2min,经滴空1-2min后,采用磷化剂处理15-20min,再经滴空1-2min后,采用清水清洗。
所述的模具钢基体的金属结构具有下贝氏体的初生相,并且所述模具钢具有HRC36~47的硬度。本发明的学性能检测数据如下:
经检测性能指标如下:
硬度HRC:60-69
抗弯强度:2400-2900Mpa
冲击韧性:66-74J/cm2
抗压强度:2100-2500 Mpa
耐磨性:达到D2。

Claims (1)

1.热锻模压铸模用模具钢的制备工艺,其特征在于,包括有以下步骤:
a、铸造步骤,模具钢基体由下述质量百分比的组分组成:C 0.23-0.35%,Mn 1.4-2.0%,Si 0.8-1.5%,V  0.11-0.15%,Ti 0.10-0.19%,Cr 0.8-2.0%,Ni 0.4-1.5%, W 0.21-0.8%, Nb 0.02-0.06%, Cu 0.30%-1.20%,P≤0.034%、S≤0.050%,余量为Fe及不可避免的夹杂质;将含有上述组分的模具钢加热至650-760℃,保温5-6小时,炉冷至280-320℃,保温3-5小时,再加热至650-690℃,保温32小时,以43℃/小时冷却至400℃,再以20℃/小时,冷却至常温;
b、热处理步骤
对步骤a中得到的模具钢,再加热至980℃并保温1-2h,油冷至不高于100℃后重新加热至680℃-710℃的温度范围并保温3h,之后水冷;经过回火处理后,再将模具钢的头部加热到320-380℃,保温4-5小时,然后喷雾冷却处理,模具钢的尾部在900-1020℃,保温6-8小时,然后空冷,最后模具钢中部再加温至温度为160~190℃,保温2-3小时,放入铁箱中堆冷;
c、将热处理后的钢抛丸处理;
d、将模具钢在-190℃左右液氮中处理5-6小时;
e、升至室温,保存24-36小时后,再加热至240-260℃,保温2-3小时,空冷;
f、磷化处理,在常温下将模具钢在热火封闭,温度为280-300℃,采用PH值为8的表面调整剂处理1-2min,经滴空1-2min后,采用磷化剂处理15-20min,再经滴空1-2min后,采用清水清洗。
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