CN104164549B - 一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其特点是热轧步骤中控制钢板的终轧温度≥900℃；热轧后依次进行：（1）轧后控制冷却步骤：先以0.1～0.8℃/s的速度空冷至100～300℃，然后采用堆冷冷却至100℃以下；（2）回火处理。采用本发明技术方案获得的调质低合金塑料模具用钢钢板的硬度达到用户所要求的硬度值，同时省去了淬火步骤，不仅简化了工艺流程，还节省了能源和设备的支出从而降低了企业生产成本。

Description

一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法

技术领域

本发明涉及一种钢板的处理方法，尤其涉及一种塑料模具用钢钢板的处理方法。

背景技术

目前，市场上使用量较大的调质低合金塑料模具钢钢板以美标的P20、欧标的1.2311、1.2312和718等中碳-Cr-Mo-Ni系列钢种为主，这些钢种属于调质钢，通常需要进行调质处理，即淬火+回火处理，才能达到所要求的硬度和性能。P20钢种的硬度要求为27～35HRC（洛氏硬度，Rockwell Hardness），1.2311和1.2312钢种的硬度要求均为28～36HRC,而718钢种的硬度要求则需要根据不同硬度要求来调整回火工艺，一般可达到30～36HRC或33～39HRC两种不同的硬度要求。由于模具用钢钢板的常规外形尺寸厚度为60～400mm，宽度为1150～1600mm，长度为2000～10000mm，因此，需要备有一套大型设备来进行调质热处理，而运行这类大型设备往往会使得调质热处理的成本高达1000元/吨以上。

公开号为CN102312168A，公开日为2012年1月11日，名称为“一种预硬态塑料模具钢钢板及其制造方法”的中国专利文献公开了一种塑料模具用钢。该钢板的化学成分的质量百分含量为：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。该专利文献还公开了钢板的制造方法包括下列依次步骤：1）冶炼钢水的成分达到要求出钢浇注成钢锭；2）热轧将钢锭轧制成厚60～200mm×宽300～1500mm×长2000～8000mm的钢板；3）冷却将钢板冷却到550℃以下，缓冷时间不少于24小时；4）回火钢板装在回火炉中400～600℃进行回火，保温4～12h，出炉并在空气中冷却到室温。

公开号为CN101230442A，公开日为2008年7月30日，名称为“一种用于塑料模具模架钢的低合金非调质钢及其制造方法”的中国专利文献涉及了一种经过预硬化处理的低合金非调质钢板及其制备方法。该钢板的化学元素质量百分含量（wt.%）为C：0.30～0.40，Si：0.20～0.70，Mn：1.00～1.50，P：≤0.030，S：≤0.025，Cr：1.00～1.50，Mo：0.10～0.30，Ni：0.10～0.30，Ti：0.010～0.030。钢板的预硬化硬度为24～29HRC，低于美标的P20、欧标的1.2311和718等中碳-Cr-Mo-Ni系列钢种的硬度要求。

公开号为CN101956136A，公开日为2011年1月26日，名称为“一种马氏体加粒状贝氏体塑料模具钢及其制备方法”的中国专利文献公开了一种微观组织包括马氏体+粒状贝氏体的塑料模具用钢，其中钢中的马氏体的体积百分含量为60～90%，经热加工后冷却至室温，重新将钢材加热至800～920℃并保温，以0.02～20℃/s速度冷却至室温，之后在100～600℃下进行回火，以制备获得相应的塑料模具钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其通过严格控制热轧终轧温度，以及轧后控制冷却，在热处理步骤仅通过回火就可以确保钢板的最终硬度值满足用户的使用要求，无需通过淬火调质处理，从而减少了生产工序，也避免了大型调质处理设备的投入，降低了生产成本。

为了达到上述目的，本发明提出了一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其在热轧步骤中控制钢板的终轧温度≥900℃；热轧后依次进行：

（1）轧后控制冷却步骤：先以0.1～0.8℃/s的速度空冷至100～300℃，然后采用堆冷冷却至100℃以下；

（2）回火处理。

本发明的技术方案充分利用轧后的钢板温度，然后根据不同钢种的动态奥氏体连续冷却转变曲线及钢板的不同厚度将轧制后的模具用钢以0.10℃/s～0.8℃/s的速度进行冷却，从而保证钢板的原始硬度达到用户所需的硬度以上，接着采用堆冷冷却至100℃以下则既可减轻钢板的内部应力，又可进一步地确保钢板从表面到心部的原始硬度值达到用户所要求的硬度技术标准以上，最后不采用常规的淬火+回火调质热处理，而是仅采用回火处理来消除钢板的内部应力，并实现了预硬处理以使钢板的硬度完全达到用户的使用要求，还省去了大型调质热处理设备的投入使用。

在上述调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法的步骤（1）中，以0.1～0.8℃/s的速度空冷至100～300℃，以获得贝氏体+马氏体。

在上述调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法的步骤（1）中，以0.1～0.8℃/s的速度空冷至100～300℃，以获得贝氏体+铁素体-珠光体。

进一步地，在上述调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法的步骤（1）中，采用空冷床进行空冷。

更进一步地，在上述调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法的步骤（1）中采用空冷床进行空冷时，控制钢板之间的距离在200mm以上，以保证钢板获得更好的冷却效果。

进一步地，在上述调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法的步骤（2）中，控制回火温度为450～600℃。

本发明所述的调质低合金塑料模具用钢钢板进行预硬处理方法，在不采用淬火+回火的常规调质热处理的情况下，通过控轧控冷结合回火工艺，使钢板达到用户所要求的硬度值，省去了淬火步骤，不仅简化了工艺流程，还减少能源和设备方面的支出，从而降低了企业生产成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例来对本发明所述的调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法作进一步地详细说明，但是该说明并不构成对于本发明技术方案的不当限定。

实施例1-4

按照本发明的技术方案对P20，1.2311，1.2312和718钢板进行预硬处理，具体步骤如下：

（1）根据不同标准控制钢中的化学成分，冶炼以获得P20，1.2311，1.2312和718钢，在四种钢中各化学元素质量百分配比如表1所示；

（2）热轧：将钢锭轧制成钢板，终轧温度≥900℃；

（3）轧后冷却：通过空冷床以空气对流方式在0.1～0.8℃/s的空冷速度下，将轧后钢板冷却至100～300℃，以获得主要为贝氏体的微观组织，并堆冷冷却至100℃以下；

（4）回火处理：回火温度为450～600℃。

表1.实施例1-4中P20,1.2311,1.2312和718钢板的化学元素质量百分配比（wt.%，余量为Fe和其他不可避免的杂质）

表2显示了实施例1-4中的钢板在进行预硬处理时相关步骤的技术参数。

表2.

从表2可以看出，实施例1-4中的P20,1.2311,1.2312和718钢板均未采用淬火工艺。（说明：表2中各实施例的热轧终轧温度，空冷温度和堆冷温度均是范围值，是因为在实际工艺操作过程中将其控制为一个点值很困难，其是在某一个温度范围内波动的）

表3则示出了实施例1-4中的钢板分别在离表面4mm处，1/4处及1/2处的任意两个随机测试点测得的硬度值以及用户所要求的目标硬度值。

表3.

从表3可以看出，实施例1-4的P20,1.2311,1.2312和718钢板在三处所测得的最小值，最大值及平均值均达到了四种钢板所要求的硬度技术水平，即实施例1-4的钢板的硬度能够符合用户的使用要求，并能够广泛地应用于实际生产领域。

要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其特征在于：

热轧步骤中控制钢板的终轧温度≥900℃；热轧后依次进行：

(1)轧后控制冷却步骤：先以0.1～0.8℃/s的速度空冷至100～300℃以获得贝氏体+铁素体-珠光体组织，然后采用堆冷冷却至100℃以下；

(2)回火处理。

2.如权利要求1所述的调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其特征在于，在步骤(1)中采用空冷床进行空冷。

3.如权利要求2所述的调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其特征在于，在步骤(1)中采用空冷床进行空冷时，控制钢板之间的距离在200mm以上。

4.如权利要求1所述的调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法，其特征在于，在步骤(2)中，控制回火温度为450～600℃。