CN107747056B

CN107747056B - 一种热轧+回火贝氏体钢及生产方法

Info

Publication number: CN107747056B
Application number: CN201711352948.3A
Authority: CN
Inventors: 范巍; 张开广; 陈颜堂; 童明伟; 郭斌
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-10-01
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: CN107747056A

Abstract

一种热轧+回火贝氏体钢，其组分及wt%为：C：0.31~0.41%，Si：0.31~0.42%，Mn：0.65~0.95%，P：≤0.010%，S：≤0.008%，Als：0.025~0.040%，Cr：1.35~1.65%，Mo：0.12~0.16%；生产方法：转炉冶炼，RH真空处理；出钢并连铸成坯；对铸坯加热；两段式热轧；回火；保温。本发明无需象现有技术一样对热轧过程的参数进行严格控制，铸坯来后直接轧制即可，其仅经热轧+回火后，即可实现在保证硬度为28~38HRC的条件下，屈服强度≥700MPa，抗拉强度在952~1260MPa，在钢板的自板头到板尾的长度范围内以及宽度方向的硬度值波动范围不超过1HRC；且成分简单，减少贵金属的添加，可降低生产成本，提升产品竞争力。

Description

一种热轧+回火贝氏体钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种贝氏体钢及生产方法，具体属于一种贝氏体塑料模具用钢及生产方法，确切地为热轧+回火工艺生产的贝氏体塑料模具用钢及生产方法。

背景技术

模具是工业产品批量生产的基础工艺装备，机械制造工业零件粗加工的70%，需要模具完成。塑料模具钢是最重要的模具材料之一，广泛用于塑料制品、家用电器等行业。随着塑料制品日益向大型化、复杂化、精密化方向发展，对塑料模具钢的要求也越来越严格，不仅仅对硬度提出要求，对整板的硬度控制也提出了严格的要求。

在现有技术中，由采用热轧+回火工艺生产的塑料模具用钢，有的采用模铸生产，然而采用该法生产，为了保证冶金质量需要切除头尾，成材率低；有的通过加入了Ni等贵合金提高硬度，成本较高；有的采用了较多的控制工艺，受到操作水平的限制，还延长了生产周期。

如经检索的：

中国专利公开号为CN100340691C的文献，公开了一种贝氏体大截面塑料模具钢及其生产方法，其主要成分为C 0.05~0.19%，Si 0.10~0.60%，Mn 1.0~1.65%，V 0.04~0.20%，Cr 1.0~1.70%，Mo 0.15~0.50%，Ni 0~0.50%，Ti 0.005~0.025%，Al 0.01~0.04%。该发明生产出的钢板硬度为28~33HRC，限制了应用范围，且该钢板整板硬度最大差值为5HRC。该发明钢还加入了Ti、Ni合金，成本高；采用模铸或者连铸后热加工，若采用模铸，为保证冶金质量，需要切除头尾，导致成材率低，增加了成本，且轧制过程控制较多，降低生产效率，本发明不需控制轧钢，生产效率高。

中国专利公开号为CN102899571B的文献，公开了一种预硬型塑料模具钢及其制造方法，其主要成分为C 0.35~0.45%，Si 0.25~0.35%，Mn 1.30~1.80，Cr 1.5~2.0%，Mo 0.1~0.3%，V 0.04~0.12%。该发明采用热轧+回火工艺，生产钢板的硬度水平在30~40HRC。该发明采用模具浇注生产，需切除头尾，这会导致成材率低，且轧制过程控制较多，降低生产效率。并加入V合金，相对成本较高。

中国专利公开号为CN104451417A的文献，公开了一种高洁净非调质塑料模具钢厚板生产工艺，其主要成分为C 0.25~0.45%，Si 0.20~0.50%，Mn 0.70~1.50%，Cr 0.70~2.00%，Mo 0.15~0.55%，Ca 0.0010~0.0030%。该发明钢需要控制轧制温度，单道次压下率等工艺，生产周期长，并还采用了Ca处理工艺，导致了生产成本增加。

发明内容

本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种采用转炉冶炼并连铸成坯后经热轧+回火，在保证钢板硬度在28~38HRC的条件下，屈服强度≥700MPa，抗拉强度在952~1260MPa，在钢板的自板头到板尾的长度范围内以及宽度方向的硬度值波动范围不超过1HRC的热轧贝氏体塑料模具用钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种热轧+回火贝氏体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.31~0.41%，Si：0.31~0.42%，Mn：0.65~0.95%，P：≤0.010%，S：≤0.008%，Als：0.025~0.040%，Cr：1.35~1.65%，Mo：0.12~0.16%，其余为Fe及不可避免的元素；且同时满足：（C+Si）/（Mn+Cr）在0.281~0.360，Cr+10*Mo在2.85~2.95%。

优选地：（C+Si）/（Mn+Cr）在0.285~0.355。

优选地：Cr+10*Mo在2.87~2.93%。

一种热轧+回火贝氏体钢的生产方法，其步骤：

1）经转炉冶炼，后在RH真空炉进行真空处理，循环处理时间不少于20min；

2）出钢并连铸成坯；

3）对铸坯加热，加热温度控制在1235~1265℃；

4）进行常规的两段式热轧：且轧制结束后空冷至室温；

5）进行回火，控制回火温度在545~590℃；

6）进行保温，保温时间按照：板厚×（1.5~2.5）min/mm进行，式中板厚单位采用mm。

优选地：回火温度控制在552~583℃。

优选地：步骤6）中的保温时间按照：板厚×（1.7~2.3）min/mm进行。

本发明中各主要强化元素及工艺的作用及机理：

C是提高钢材硬度和淬透性的重要元素，随着碳含量的增加，钢的强度和硬度随之提高。当C含量低于0.31%时，硬度性能达不到要求，若C含量高于0.41%时，钢板硬度超标。因此，本发明C选择在0.31~0.41%。

Si是炼钢脱氧的必要元素，以固溶强化形式提高钢的强度，当Si含量低于0.31%时，强度性能偏低，当Si含量高于0.42%时，钢的韧性下降。因此，本发明Si选择在0.31~0.42%。

Mn是重要的强韧化元素，能显著提高淬透性。Mn含量低于0.65%时，强度和硬度难以满足要求，当Mn含量高于0.95%时，钢中偏析会较明显。因此，本发明Mn选择在0.65~0.95%。

P、S是钢中难以避免的有害杂质元素。高P会导致偏析，影响钢组织均匀性，降低钢的塑性；S易形成硫化物夹杂对低温韧性不利，且会造成性能的各向异性，同时严重影响钢的应变时效。因此，应严格限制钢中的P、S含量，本发明P控制在≤0.010%， S控制在≤0.008%。

Als通常作为钢中的脱氧剂。但Als含量低于0.025%时，脱氧不充分，当Als含量高于0.040%时，氧化铝夹杂物增加，降低钢的洁净度。Als还能起到细化晶粒作用，因此，本发明Als选择在0.025~0.040%。

Cr能高钢的强度，提高钢的淬透性。当Cr含量低于1.35%时，钢板强度和硬度性能均达不到要求，当Cr含量高于1.65%时，钢板强度和硬度超标。因此，本发明Cr选择在1.35~1.65%。

Mo有固溶强化作用，能够提高碳化物的稳定性，从而提高钢的强度，同时Mo对改善钢的延展性和韧性以及耐磨性起到有利作用。Mo还能够提高钢的淬透性、提高热强性、防止回火脆性。当Mo含量低于0.12%时，淬透性和回火稳定性提升不明显，当Mo含量高于0.16%时，淬透性和回火稳定性略有下降。因此，本发明Mo选择在0.12-0.16%。

本发明之所以控制（C+Si）/（Mn+Cr）在0.281~0.360，并优选地：（C+Si）/（Mn+Cr）在0.285~0.355，是由于当（C+Si）/（Mn+Cr）低于0.281时，抗拉强度高于1260MPa；当（C+Si）/（Mn+Cr）高于0.360时，抗拉强度低于952MPa。

本发明之所以控制Cr+10*Mo在2.85~2.95%，优选地控制Cr+10*Mo在2.87~2.93%，是由于当Cr+10*Mo低于2.85%时，硬度值低于28HRC，当Cr+10*Mo高于2.95%时，硬度值高于38HRC。

本发明之所以控制回火温度在545~590℃，优选地在552~583℃，是由于当回火温度低于545℃时，硬度没有较大变化，不能满足硬度在28~38HRC要求；当温度高于590℃，会产生大量珠光体组织，导致硬度偏低。

本发明之所以控制保温时间按照：板厚×（1.5~2.5）min/mm进行，优选地按照：板厚×（1.7~2.3）min/mm进行，是由于当保温时间少于板厚×1.5min/mm时，硬度均匀性较差，且硬度会高于38HRC；当保温时间多于板厚×2.5min/mm时，硬度会低于28HRC，且对均匀性没有明显改善，浪费能源。

本发明与现有技术相比，本发明无需象现有技术一样对热轧过程的参数进行严格控制，铸坯来后直接轧制即可，其仅经热轧+回火后，即可实现在保证硬度为28~38HRC的条件下，屈服强度≥700MPa，抗拉强度在952~1260MPa，在钢板的自板头到板尾的长度范围内以及宽度方向的硬度值波动范围不超过1HRC；且成分简单，减少贵金属的添加，可降低生产成本，提升产品竞争力。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测列表。

本发明各实施例均按照以下步骤进行生产：

2）出钢并连铸成坯；

3）对铸坯加热，加热温度控制在1235~1265℃；

4）进行常规的两段式热轧：且轧制结束后空冷至室温；

5）进行回火，控制回火温度在545~590℃；

表1 本发明实施例与对比例的化学成分列表（wt%）

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表

表3 本发明各实施例及对比例的硬度性能对比列表

从表3可以看出，本发明钢板进行HRC硬度试验，与对比钢对比发现，本发明钢硬度值及硬度均匀性，均优于对比钢，且屈服强度值高于对比钢。

本发明钢采用热轧+回火工艺，同一钢板上硬度性能稳定均匀，HRC在28~38，屈服强度≥700MPa。可广泛应用于塑料模具生产。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.一种热轧+回火贝氏体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.39%，Si：0.33%，Mn：0.68%，P：0.009%，S：0.006%，Als：0.038%，Cr：1.38%，Mo：0.155%，其余为Fe及不可避免的元素；且（C+Si）/（Mn+Cr）在0.35， Cr+10*Mo在2.93%；

生产方法：

1）经转炉冶炼，后在RH真空炉进行真空处理，循环处理时间23min；

2）出钢并连铸成坯；

3）对铸坯加热，加热温度控制在1257℃；

4）进行常规的两段式热轧：且轧制结束后空冷至室温；

5）进行回火，控制回火温度在558℃；

6）进行保温，保温时间按照：板厚×（1.5~2.5）min/mm进行，式中板厚为60mm，结算的保温时间为123min。

2.一种热轧+回火贝氏体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.40%，Si：0.32%，Mn：0.67%，P：0.01%，S：0.007%，Als：0.039%，Cr：1.36%，Mo：0.157%，其余为Fe及不可避免的元素；且（C+Si）/（Mn+Cr）在0.355， Cr+10*Mo在2.93%；

生产方法：

1）经转炉冶炼，后在RH真空炉进行真空处理，循环处理时间29min；

2）出钢并连铸成坯；

3）对铸坯加热，加热温度控制在1239℃；

4）进行常规的两段式热轧：且轧制结束后空冷至室温；

5）进行回火，控制回火温度在567℃；

6）进行保温，保温时间按照：板厚×（1.5~2.5）min/mm进行，式中板厚为35mm，结算的保温时间为82min。

3.一种热轧+回火贝氏体钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.41%，Si：0.31%，Mn：0.65%，P：0.009%，S：0.008%，Als：0.04%，Cr：1.35%，Mo：0.16%，其余为Fe及不可避免的元素；且（C+Si）/（Mn+Cr）在0.36， Cr+10*Mo在2.95%；

生产方法：

1）经转炉冶炼，后在RH真空炉进行真空处理，循环处理时间20min；

2）出钢并连铸成坯；

3）对铸坯加热，加热温度控制在1248℃；

4）进行常规的两段式热轧：且轧制结束后空冷至室温；

5）进行回火，控制回火温度在570℃；

6）进行保温，保温时间按照：板厚×（1.5~2.5）min/mm进行，式中板厚为80mm，结算的保温时间为184min。