CN102953013B - 热锻模压铸模用模具钢的制备工艺 - Google Patents
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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%，V0.11-0.15%，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
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（mirrorfinishworkability）良好，不易发生针孔和微小麻点；
（2）打磨加工性（satinizingworkability）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JISSCM440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：C0.23-0.35%，Mn1.4-2.0%，Si0.8-1.5%，V0.11-0.15%，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；
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：C0.35%，Mn1.8-2.0%，Si1.5%，V0.15%，Ti0.1%，Cr1.8-2.0%，Ni1.4-1.5%，W0.71-0.8%，Nb0.04-0.06%，Cu0.90%-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。本发明的力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：2100-2500Mpa
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制成：C0.23-0.35%，Mn1.4-2.0%，Si0.8-1.5%，V0.11-0.15%，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；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℃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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