CN103774059B - 一种预硬型塑胶模具钢 - Google Patents

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Abstract

一种预硬型塑胶模具钢，模具钢为4Cr2NiMnMo中添微合金化元素0.05~0.15%V，经多向性形变后，再经精细化处理、预硬化处理；多向性形变包括模具钢径向、轴向锻打变形与横纵向多向变形结合，锻造比≥8；精细化处理：以成品厚度的模具钢在锻打后温度为起点，加温至880±10℃，3min/mm保温后，出炉风冷降温至70℃进行球化退火，具体工艺：快速升温至780±10℃×3min/mm，再以≤30℃/h冷却至550℃出炉空冷；预硬化处理：以成品厚度的模具钢从70℃加温至350±10℃，3min/mm保温，而后升温至880±10℃，再以3min/mm保温，再经风冷至70℃后进行回火处理。

Description

一种预硬型塑胶模具钢
技术领域
本发明涉及一种预硬型塑胶模具钢，属于金属材料领域。
背景技术
现有的4Cr2NiMnMo塑胶模具钢的铸态组织多为粗片状F、P及少许M组织，经X射线衍射仪测试F占85%，Fe3C占12%，余下为Cr7C3、Cr23C6占3%。在热加工及热处理过程中Fe3C、Cr23C6、Cr7C3碳化物全固溶到基体中起不到钉扎效应，故预硬型模具钢易出现粗片状铁素体、索氏体及晶粒粗化现象，既影响模具的耐蚀性、防腐性，又影响模具的使用性能。这些因素阻碍了4Cr2NiMnMo的应用与发展。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺点，提供一种在4Cr2NiMnMo塑胶模具钢中添加微量合金化元素V，并在热加工中由径向、轴向变形再增加横、纵向多向变形，以及进行精细化处理、预硬化处理，提高钢的耐蚀防腐、抗弯抗压强度和冲击韧性的一种预硬型塑胶模具钢。
本发明一种预硬型塑胶模具钢的技术方案是：其特征在于：所述模具钢为4Cr2NiMnMo中添加微合金化元素0.05~0.15%V，并经多向性形变后，再经精细化处理、预硬化处理；所述的多向性形变包括模具钢径向、轴向锻打变形与横向、纵向多向变形相结合，锻造比≥8；所述的精细化处理：以成品厚度的模具钢在锻打后的温度为起点，加温至880±10℃，以3min/mm保温后，出炉风冷降温至70℃进行球化退火，具体工艺：快速升温至780±10℃×3min/mm，再以≤30℃/h冷却至550℃出炉空冷；所述的预硬化处理：以成品厚度的模具钢从70℃加温至350±10℃，以3min/mm保温，而后升温至880±10℃，再以3min/mm保温，再经风冷至70℃后进行回火处理。
模具钢质量百分比：
C：0.35~0.45%
Si：0.20~0.40%
Mn：1.10~1.60%
P：≤0.030%
S：≤0.015%
Ni：0.90~1.10%
Cr：1.80~2.10%
Cu：≤0.25%
Mo：0.15~0.45%
V：0.05~0.15%
Fe：余量
本发明通过添加微合金化元素0.05~0.15%V，钢的铸态组织中除了形成Fe3C、Cr23C6、Cr7C3碳化物外，又增加了MC(VC)合金相，经X射线衍射仪测试Fe3C相由12%降至10%、MC(VC)由0%增至2%、其他合金相含量未变。由于MC合金相的存在使钢在加热过程中起到一定的钉扎作用是显微组织细化的一个重要因素。
本发明除了添加微合金元素外，又在热加工方面由径向、轴向变形增加横向、纵向多向变形，锻造比≥8，不但提高了位错密度，还消除了位错方向性的害处。
本发明又改进了热处理工艺，即进行精细化加预硬化处理工艺，改革达到进一步细化钢的显微组织的目的。
通过上述技术方案，本钢种大型材、大型模块预硬化组织消除了粗块状铁素体，获得了均匀细小索氏体组织，不但提高了钢的耐蚀性、防腐性，而且提高了钢的抗弯强度、抗压强度及冲击韧性。
同时，本发明有益效果还表现为：
本发明所述塑胶模具钢4Cr2NiMnMo，钢的铸态组织中由于增加了MC(VC)合金相，不但增加形核率、细化了结晶组织，而且在热加工及热处理过程中MC合金相又起到了钉扎作用，阻止了晶粒粗化；
采用多向形变，锻造比≥8，不但细化了显微组织，还提高了钢的等向性；
采用精细化处理、预硬化处理工艺后，使得钢的显微组织进一步细化，形成了均匀细小的索氏体组织。
与已有技术通常采用高温扩散(钢锭1220~1240℃×20~25h加热)工艺相比，不但节省了能耗、降低了钢的烧损，具有显著企业效益，更主要改善了环保，具有明显社会效益。
附图说明
图1是本模具钢4Cr2NiMnMo精细化处理示意图；
图2是本模具钢4Cr2NiMnMo预硬化处理示意图。
具体实施方式
本发明涉及一种预硬型塑胶模具钢，如图1—图2所示，其特征在于：所述模具钢为4Cr2NiMnMo中添加微合金元素0.05~0.15%V，并经多向性形变后，再经精细化处理、预硬化处理，所述的多向性形变包括模具钢径向、轴向锻打变形与横向、纵向多向变形相结合，锻造比≥8；所述的精细化处理：以成品厚度的模具钢在锻打后的温度为起点，加温至880±10℃，以3min/mm保温后，出炉风冷降温至70℃进行球化退火，具体工艺：快速升温至780±10℃×3min/mm，再以≤30℃/h冷却至550℃出炉空冷；所述的预硬化处理：以成品厚度的模具钢从70℃加温至350±10℃，以3min/mm保温，而后升温至880±10℃，再以3min/mm保温，再经风冷至70℃后进行回火处理。
模具钢质量百分比：
C：0.35~0.45%
Si：0.20~0.40%
Mn：1.10~1.60%
P：≤0.030%
S：≤0.015%
Ni：0.90~1.10%
Cr：1.80~2.10%
Cu：≤0.25%
Mo：0.15~0.45%
V：0.05~0.15%
Fe：余量
本发明通过添加微合金化元素0.05~0.15%V，钢的铸态组织中除了形成Fe3C、Cr23C6、Cr7C3碳化物外，又增加了MC(VC)合金相，经X射线衍射仪测试Fe3C相由12%降至10%、MC(VC)由0%增至2%、其他合金相含量未变。由于MC合金相的存在使钢在加热过程中起到一定的钉扎作用是显微组织细化的一个重要因素。
本发明除了添加微合金元素外，又在热加工方面由径向、轴向变形增加横向、纵向多向变形，锻造比≥8，不但提高了位错密度，还消除了位错方向性的害处。
本发明又改进了热处理工艺，即进行精细化加预硬化处理工艺，改革达到进一步细化钢的显微组织的目的。
通过上述技术方案，本钢种大型材、大型模块预硬化组织消除了粗块状铁素体，获得了均匀细小索氏体组织，不但提高了钢的耐蚀性、防腐性，而且提高了钢的抗弯强度、抗压强度及冲击韧性。
同时，本发明有益效果还表现为：
本发明所述塑胶模具钢4Cr2NiMnMo，钢的铸态组织中由于增加了MC(VC)合金相，不但增加形核率、细化了结晶组织，而且在热加工及热处理过程中MC合金相又起到了钉扎作用，阻止了晶粒粗化；
采用多向形变，锻造比≥8，不但细化了显微组织，还提高了钢的等向性；
采用精细化处理、预硬化处理工艺后，使得钢的显微组织进一步细化，形成了均匀细小的索氏体组织。
与已有技术通常采用高温扩散(钢锭1220~1240℃×20~25h加热)工艺相比，不但节省了能耗、降低了钢的烧损，具有显著企业效益，更主要改善了环保，具有明显社会效益。
实施例1
合金相改进后的塑胶模具钢4Cr2NiMnMo的质量百分比包括如下组成：
C：0.43%
Si：0.35%
Mn：1.32%
P：0.021%
S：0.005%
Ni：1.01%
Cr：1.98%
Cu：0.12%
Mo：0.31%
V：0.12%
Fe：余量
实施例1模具钢4Cr2NiMnMo的力学测试结果如表1
表1
实施例1模具钢4Cr2NiMnMo的抗拉性能测试结果如表2
表2

Claims (1)

1.一种预硬型塑胶模具钢，其特征在于：所述模具钢经多向性形变后，再经精细化处理、预硬化处理，所述的多向性形变包括模具钢径向、轴向锻打变形与横向、纵向多向变形相结合，锻造比≥8；所述的精细化处理：以成品厚度的模具钢在锻打后的温度为起点，加温至880±10℃，以3min/mm保温后，出炉风冷降温至70℃进行球化退火，球化退火的具体工艺：快速升温至780±10℃×3min/mm，再以≤30℃/h冷却至550℃出炉空冷；所述的预硬化处理：以成品厚度的模具钢从70℃加温至350±10℃，以3min/mm保温，而后升温至880±10℃，再以3min/mm保温，再经风冷至70℃后进行回火处理；其中，所述模具钢质量百分比：C：0.35~0.45%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.10~1.60%、P：≤0.030%、S：≤0.015%、Ni：0.90~1.10%、Cr：1.98~2.10%、Cu：≤0.25%、Mo：0.15~0.45%、V：0.05~0.15%，Fe：余量。
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