CN103710625B - 一种高韧性塑料模具钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.30～0.42%、Si0.20～0.50%、Mn0.75～1.00%、Cr1.50～2.00%、Mo0.25～0.50%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.010～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法，通过采用正火+回火的工艺来生产模具用钢，可以实现晶粒细化，使产品硬度达到28～32HRC，硬度均匀性较好，夏比V型冲击功达到80J以上，产品规格可覆盖20～120mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种模具用钢及其生产方法，更具体地讲，本发明涉及一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。
背景技术
随着汽车的轻型化和电器产品的大型化，对模具钢使用性能的要求越来越高。要求模具钢具有优良的可加工性、热处理变形小、尺寸稳定性好等特点。为了满足以上使用要求，预硬型模具钢的使用日益受到广泛关注，此钢种纯净度高，性能稳定，硬度分布均匀，具有良好的加工性和表面光洁度。制造塑料模具的钢板常用厚度规格为25-120mm，采用淬火处理和回火热处理工艺生产的塑料模具，厚度方向硬度波动较大，实际使用性能受到一定限制。
目前塑料模具用钢板的原料多采用铸锭开坯工艺生产，工序多，需要多次加热，对生产设备要求较高。
发明内容
本发明提供了一种高韧性塑料模具钢，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.30～0.42%、Si0.20～0.50%、Mn0.75～1.00%、Cr1.50～2.00%、Mo0.25～0.50%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.010～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.36～0.40%、Si0.25～0.35%、Mn0.85～1.00%、Cr1.60～1.90%、Mo0.25～0.40%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.015～0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。
更加优选地，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Cr1.83%、Mo0.35%、S≤0.015%、P≤0.015%、Als：0.023%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明提供了一种高韧性塑料模具钢的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：板坯加热、轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理。
优选地，在板坯加热步骤中，板坯加热到1180～1220℃，加热速度不高于7min/cm。
优选地，在轧制步骤中，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2～4倍，精轧开轧温度850～1000℃。
优选地，在钢板缓冷步骤中，缓冷温度300～600℃。
优选地，正火温度850～900℃，正火保温时间15～30min；回火温度400～600℃，回火保温时间5～15min。
根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法，通过采用正火+回火的热处理工艺来生产模具用钢，可以实现晶粒细化，使产品硬度达到28～32HRC，硬度均匀性较好，夏比V型冲击功达到80J以上，产品规格可覆盖20～120mm。
具体实施方式
本发明提供了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。
根据本发明的高韧性塑料模具钢采用适当添加Cr、Mo等合金元素，通过控制轧制工艺和正火+回火热处理等工艺，得到了具有高强度、高耐磨和良好切削性能的模具用钢。
具体地讲，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.30～0.42%、Si0.20～0.50%、Mn0.75～1.00%、Cr1.50～2.00%、Mo0.25～0.50%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.010～0.040%，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.36～0.40%、Si0.25～0.35%、Mn0.85～1.00%、Cr1.60～1.90%、Mo0.25～0.40%、S≤0.015%、P≤0.025%、Als0.015～0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。
更加优选地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的化学成分按质量百分比计为：C0.37%、Si0.28%、Mn0.90%、Cr1.83%、Mo0.35%、S≤0.015%、P≤0.015%、Als：0.023%，其余为Fe和不可避免的杂质。
碳是影响钢材强度的最主要元素之一，碳含量越高强度越高，碳含量要适当按照要求中上限控制，所以生产时C含量控制在0.36～0.38%范围内。
锰能够降低热脆性，提高热加工性能，所以实际生产将Mn含量控制在0.85～1.00%。
磷在钢中是一种易偏析元素，当磷含量大于0.015%时，磷的偏析会急剧增加，并促使偏析带硬度增加，导致钢板的性能不均匀，根据产品性能要求和钢厂实际工艺控制水平，生产时应将P含量控制在0.015%以下。
MnS在热轧过程中沿轧制方向伸长，使得钢材横向力学性能显著降低，加剧了钢材力学性能的各向异性，随钢中S含量的增加，这种现象越来越剧烈，S含量要控制在0.015%以内的最佳范围。
铬可以有效提高钢材的抗腐蚀性和耐磨性，结合模具钢的使用要求，实际生产将Cr含量控制在1.8～1.9%。
Mo是非常有效的强化剂，可提高钢的蠕变强度到能够在600℃左右使用的程度，同时防止了回火脆性。钼可与铬之类的元素合用形成特别硬的耐磨碳化物。添加0.3%～0.4%的钼可细化针状铁素体晶粒组织，并可增强从其它合金元素获得的沉淀硬化效果。
模具用钢作为制造冲压用模具的主要原料，要求具有优良的可加工性、热处理变形小、尺寸稳定性好和淬透性高等特点，以满足后续加工使用要求。根据本发明如上所述的模具用钢能够满足这些要求。
根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法包括以下步骤：板坯加热、控制轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理。
具体地，根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、高压水除鳞、双机架可逆式轧制、钢板缓冷以及正火、回火步骤。
具体地，在根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法中，板坯加热到1178～1220℃，优选地加热到1180～1220℃，加热速度不得高于7min/cm。
经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2～4倍，精轧开轧温度850～1000℃。
轧后钢板缓冷，缓冷温度300～600℃。
将钢板加热至Ac3+30～50℃正火，保温时间10～30min；然后在400～600℃，优选地在450～600℃回火，更加优选地在500～600℃回火，保温时间5～15min。
此外，优选地，在板坯加热步骤中，装炉方式采用冷装，板坯加热至1200℃，加热速度6.8min/cm。
另外，在经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制的过程中，成品厚度50～120mm的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为3.5倍，精轧开轧温度1000℃。
此外，在轧制后的钢板的换冷过程中，缓冷温度优选地为450℃。
另外，优选地，正火温度850～900℃，正火保温时间15～30min；回火温度450～580℃，回火保温时间5～15min。
下面结合具体示例来描述本发明的高韧性塑料模具钢及其生产方法。
实施例1：
根据实施例1的高韧性塑料模具钢的化学成分按照重量百分比为C0.37、Si0.28、Mn0.90、Cr1.83、Mo0.35、S≤0.015、P≤0.015、Als：0.023，其余为Fe和不可避免的杂质。
根据实施例1的高韧性塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、控制轧制、钢板缓冷却、正火、回火。连铸坯尺寸为：250～300mm×2200mm×3100mm。
在实施例1中，板坯加热到1200℃，加热速度6.5min/cm。经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，钢板在粗轧机前转钢。中间坯厚度与成品厚度比为2.5倍，精轧开轧温度890℃。轧后钢板缓冷，缓冷温度540℃。将钢板加热至870℃正火，保温时间20min。550℃回火，保温时间15min。
根据实施例1生产的高韧性塑料模具钢板的厚度为50mm。
实施例2
根据实施例2的高韧性塑料模具钢的化学成分按照重量百分比为C0.37、Si0.28、Mn0.90、Cr1.80、Mo0.37、S≤0.015、P≤0.015、Als：0.030，其余为Fe和不可避免的杂质。
根据实施例2的高韧性塑料模具钢的生产方法包括板坯加热、控制轧制、钢板缓冷却、正火、回火。连铸坯尺寸为：250～300mm×2200mm×3100mm。
在实施例2中，板坯加热到1220℃，加热速度6.5min/cm。经高压水除鳞后在双机架四辊可逆式宽厚板轧机轧制，钢板在粗轧机前转钢。中间坯厚度与成品厚度比为2倍，精轧开轧温度850℃。轧后钢板缓冷，缓冷温度540℃。将钢板加热至880℃正火，保温时间20min。500℃回火，保温时间10min。
根据实施例2生产的高韧性塑料模具钢板的厚度为80mm。
下面的表1示出了根据实施例1和实施例2生产的钢板的硬度和力学性能。
表1实施例中钢板的硬度和力学性能
根据本发明的高韧性塑料模具钢的生产方法，通过采用正火+回火的工艺来生产模具用钢，可以实现晶粒细化，使产品硬度达到28～32HRC，硬度均匀性较好，夏比V型冲击功达到80J以上，产品规格可覆盖20～120mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过控制轧制和正火工艺控制，晶粒得到了大幅细化，硬度均匀性较高，冲击韧性比较高。
Claims (1)
1.一种高韧性塑料模具钢的生产方法，其特征在于所述生产方法包括以下步骤：板坯加热、轧制、钢板缓冷、正火处理和回火热处理，
其中，所述模具钢的化学成分按质量百分比计为：C 0.37％、Si 0.28％、Mn 0.90％、Cr 1.83％、Mo 0.35％、S≤0.015％、P≤0.015％、Als 0.023％，其余为Fe和不可避免的杂质，其中，
在板坯加热步骤中，板坯加热到1220℃，加热速度不高于7min/cm，
在轧制步骤中，成品厚度大于50mm以上的钢板在粗轧机前转钢，中间坯厚度与成品厚度比为2～4倍，精轧开轧温度850～1000℃，
在钢板缓冷步骤中，缓冷温度300℃，
在钢板正火和回火热处理步骤中，正火温度900℃，正火保温时间15～30min；回火温度400℃，回火保温时间5～15min。
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