CN109022700B - 高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法 - Google Patents

高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，属于金属材料热处理技术领域。本发明解决的技术问题是塑料模具钢由于合金元素贵导致成本高、耐蚀性能不理想。本发明的技术方案是提供高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，包括球化退火、盐浴淬火、回火配分的步骤，回火阶段完成元素配分。模具钢由以下化学元素组成，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％。本发明能够得到力学性能、耐腐蚀性能优异的塑料模具钢，本发明的热处理工艺针对的模具钢氮含量较高，Cr、Mo等耐蚀元素含量低，生产成本低。

Description

高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法
技术领域
本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法。
背景技术
随着近半个世纪以来石油化工工艺的迅猛发展，塑料产量迅速增加。塑料已经和钢铁、木材、水泥一起构成现代社会的四大基础材料。大量塑料制品在生产过程中需要采用模具压制成型，在很大程度上促进了模具工业的发展。模具材料是影响模具质量、性能和使用寿命的关键因素，也是模具工业发展中十分重要的一环。塑料磨具钢是一种用于塑料制作的模具钢，塑料模具材料仍以模具钢为主，模具钢的发展推动了工业产品向高级化、多样化、个性化、高附加值的方向发展。塑料制品在国民生产、生活中的需求越来越大，人们对塑料模具的使用要求也越来越高，例如尺寸精度和耐腐蚀性能。塑料制品例如聚氯乙烯、阻燃ABS等，在注塑成型过程中会分解出氯离子等有害元素，对模具型腔有强烈的腐蚀性，容易导致模具耐腐蚀失效，进而使模具使用寿命大大降低并严重影响成品的表面质量。
塑料模具的耐蚀性能与制造模具材料的基体中Cr元素含量密切相关。在化学成分一定的前提下，热处理方法对基体中Cr元素含量起决定性作用。因此，设计合理的热处理方法对提高塑料模具的寿命具有重要的意义。专利文献CN105506249A公开了一种高氮耐蚀塑料模具钢的热处理方法，步骤包括高温扩散退火、锻造得到锻件，然后依次进行球化退火、淬火及回火。该方法适用的对象是氮含量在0.2～0.25％之间的高碳、高铬、高钼以及高钒的塑料模具钢，合金元素成本昂贵。专利文献CN106148647A公开了一种3Cr13马氏体不锈钢的Q-P处理工艺，先进性固溶处理，然后进行淬火、再分配处理，最后进行回火处理。该方法仅针对普通3Cr13采用Q-P处理工艺，但其回火配分处理过程中，铬元素主要与碳元素结合析出，对改善耐蚀性能效果不明显。
发明内容
本发明解决的技术问题是塑料模具钢由于合金元素贵导致成本高、耐蚀性能不理想。
本发明解决上述技术问题的技术方案是提供高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，包括球化退火、盐浴淬火、回火配分的步骤，具体步骤包括：
a.球化退火阶段将模具钢在低于500℃条件下放入退火炉中，以90℃/h～100℃/h的速度升温至940～960℃，保温7h～10h，之后以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却到730℃～750℃，保温4h～7h，最后，以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却至≤500℃，出炉空冷至室温；
b.淬火阶段步骤a中获得的球化退火态模具钢，在低于450℃下放入淬火加热炉，并以90℃/h～100℃/h的速度升温至740～760℃，保温3～4h后，继续按90℃/h～100℃/h的速度加热至1080℃～1100℃，保温50min～60min后迅速将模具钢置于温度为225℃～235℃的盐浴中，保持10～15min；
c.将步骤b处理后的模具钢迅速取出，放入加热温度为420℃～450℃的回火炉中，保温1～2h后，出炉空冷至室温。
其中，模具钢由以下化学元素组成，按质量百分比，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％，其余为Fe和其他杂质元素。
其中，盐浴由NH4NO2和KNO2组成。
其中，模具钢是由钢锭经过锻造或者轧制所获得。
本发明的有益效果是：
本发明通过球化退火、盐浴淬火、回火配分的热处理步骤，在回火阶段完成元素配分，得到力学性能、耐腐蚀性能优异的塑料模具钢；本发明的热处理工艺适用于氮含量较高，Cr、Mo等耐蚀元素含量低的塑料模具钢，生产成本低。
说明书附图
图1为实施例1球化退火热处理后金相组织图。
图2为实施例1球化退火-淬火-回火配分热处理后金相组织图。
图3为实施例2球化退火热处理后金相组织图。
图4为实施例2球化退火-淬火-回火配分热处理后金相组织图。
具体实施方式
本发明提供高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，包括球化退火、盐浴淬火、回火配分的步骤，具体步骤包括：
a.球化退火阶段将模具钢在低于500℃条件下放入退火炉中，以90℃/h～100℃/h的速度升温至940～960℃，保温7h～10h，之后以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却到730℃～750℃，保温4h～7h，最后，以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却至≤500℃，出炉空冷至室温；
b.淬火阶段步骤a中获得的球化退火态模具钢，在低于450℃下放入淬火加热炉，并以90℃/h～100℃/h的速度升温至740～760℃，保温3～4h后，继续按90℃/h～100℃/h的速度加热至1080℃～1100℃，保温50min～60min后迅速将模具钢置于温度为225℃～235℃的盐浴中，保持10～15min；
c.将步骤b处理后的模具钢迅速取出，放入加热温度为420℃～450℃的回火炉中，保温1～2h后，出炉空冷至室温。
其中，模具钢由以下化学元素组成，按质量百分比，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％，其余为Fe和其他杂质元素。其他杂质元素包括：质量百分数≤0.2％的Ni、质量百分数≤0.02％的Al、质量百分数≤0.022％的P、质量百分数≤0.005％的S、质量百分数≤0.003％的O、质量百分数≤0.0002％的H。
其中，盐浴由NH4NO2和KNO2组成。
其中，作为优选的，盐浴由NH4NO2和KNO2组成，并按质量比1:1.5混合。
其中，模具钢是由钢锭经过锻造或者轧制所获得。
以下结合本发明实施例对本发明的技术方案进行完整、详细的描述。
本发明使用的模具钢断面尺寸为80～120mm(厚)×600mm(宽)，长度可根据热处理炉炉膛大小自由截取。
实施例1
实施例1中模具钢由钢锭经过锻造获得，断面尺寸为100mm(厚)×600mm(宽)，模具钢的化学成分为C 0.37％、Si 0.32％、Mn 0.55％、Cr 13.3％、Ni 0.18％、Mo 0.06％、N0.07％、P 0.022％、S 0.004％，其余为Fe。
(1)球化退火
将模具钢由室温放入退火炉中，以100℃/h的速度升温至960℃，保温10h，之后以40℃/h的冷却速度冷却到740℃，保温7h，最后，以40℃/h的冷却速度冷却至500℃，出炉空冷至室温，所得金相组织如图1所示。
(2)盐浴淬火
将步骤(1)中获得的球化退火态模具钢，在室温下放入淬火加热炉，并以100℃/h的速度升温至750±10℃，保温3.5h后，继续按100℃/h的速度加热至1090±10℃，保温60min后，迅速置于温度为225℃的盐浴中，保持15min。其中，盐浴由NH4NO2和KNO2组成，并按1:1.5混合。
(3)回火配分
将盐浴处理后的模具钢迅速取出，放入加热温度为440±10℃的回火炉中，保温2h后，出炉空冷至室温，所得金相组织如图2所示。
最终，可获得塑料模具钢硬度为48HRC，冲击功为42J，在25℃下3.5wt％NaCl水溶液中自腐蚀电位为248mV。
实施例2
实施例2中模具钢由钢锭经过锻造获得，断面尺寸为100mm(厚)×600mm(宽)，模具钢的化学成分为C 0.33％、Si 0.320％、Mn 0.52％、Cr 13.8％、Ni 0.16％、Mo 0.05％、N0.065％、P 0.022％、S 0.004％，其余为Fe。
(1)球化退火
将模具钢由室温放入退火炉中，以90℃/h的速度升温至950℃，保温9h，之后以40℃/h的冷却速度冷却到740℃，保温6h，最后，以40℃/h的冷却速度冷却至500℃，出炉空冷至室温，所得金相组织如图1所示。
(2)盐浴淬火
将步骤(1)中获得的球化退火态模具钢，在室温下放入淬火加热炉，并以90℃/h的速度升温至750±10℃，保温3.5h后，继续按90℃/h的速度加热至1090±10℃，保温60min后，迅速置于温度为225℃的盐浴中，保持15min。盐浴由NH4NO2和KNO2组成，并按1:1.5混合。
(3)回火配分
将盐浴处理后的模具钢迅速取出，放入加热温度为440±10℃的回火炉中，保温2h后，出炉空冷至室温，所得金相组织如图2所示。
最终，可获得塑料模具钢硬度为46HRC，冲击功为39J，在25℃下3.5wt％NaCl水溶液中自腐蚀电位为250mV。

Claims (3)

1.高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，其特征在于包括球化退火、盐浴淬火、回火配分的步骤，具体包括以下步骤：
a.球化退火阶段将模具钢在低于500℃条件下放入退火炉中，以90℃/h～100℃/h的速度升温至940～960℃，保温7h～10h，之后以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却到730℃～750℃，保温4h～7h，最后，以40℃/h～50℃/h的冷却速度冷却至≤500℃，出炉空冷至室温；
b.淬火阶段将步骤a中获得的球化退火态模具钢，在低于450℃下放入淬火加热炉，并以90℃/h～100℃/h的速度升温至740～760℃，保温3～4h后，继续按90℃/h～100℃/h的速度加热至1080℃～1100℃，保温50min～60min后迅速将模具钢置于温度为225℃～235℃的盐浴中，保持10～15min；
c.将步骤b处理后的模具钢迅速取出，放入加热温度为420℃～450℃的回火炉中，保温1～2h后，出炉空冷至室温；
所述模具钢由以下化学元素组成，按质量百分比，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.08％，其余为Fe和其他杂质元素。
2.根据权利要求1所述的高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，其特征在于：所述盐浴由NH4NO2和KNO2组成。
3.根据权利要求1或2所述的高氮高耐蚀塑料模具钢的热处理方法，其特征在于：所述模具钢是由钢锭经过锻造或者轧制所获得。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109852777B (zh) * 2019-01-18 2021-09-28 西华大学 一种h13模具钢及其热处理工艺
CN110184547B (zh) * 2019-07-03 2020-09-29 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 含氮塑料模具宽厚扁钢及其制备方法
CN111500840B (zh) * 2020-05-08 2021-11-23 宿迁学院 一种注塑模具的热处理工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1948541A (zh) * 2006-05-31 2007-04-18 沈阳市铸威特殊钢有限公司 一种耐腐蚀模具钢
CN101403074B (zh) * 2008-09-19 2010-10-13 周向儒 一种铬系热作模具钢及其热处理工艺
CN101967608A (zh) * 2010-11-12 2011-02-09 上海大学 一种含氮耐蚀塑料模具钢及其制备工艺
CN105506249B (zh) * 2015-12-07 2018-05-04 东北大学 一种高氮耐蚀塑料模具钢的热处理方法

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