CN110438394A - 一种高抛光预硬化模具钢及其制备工艺 - Google Patents

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丁勇
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Abstract

本发明涉及一种高抛光预硬化模具钢及其制备工艺，该高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C≤0.20%，Si 0.80～1.20%，Mn 0.80～1.20%，Cr 1.30～1.60%，Ni 0.30～0.60%，B 0.005～0.01%，P＜0.015%，S＜0.005%，Fe余量；本发明模具钢的制备过程如下：配料、冶炼、浇涛，热送；高温扩撒热热处理，然后多向锻造热加工，锻后热处理、锯切。本发明的优点在于：本发明模具钢具有低成本、高的淬透性、高硬度、高抛光性能和皮纹刻蚀性能。

Description

一种高抛光预硬化模具钢及其制备工艺
技术领域
本发明属于合金钢技术领域，涉及一种塑胶模具钢，特别涉及一种高抛光预硬化模具钢及其制备工艺。
背景技术
随着我国制造业的迅速发展，对模具的用量越来越大，对模具材料的性能要求也越来越高，尤其是高抛光性能和机加工性能。在汽车制造业、家电、电子通信等的生产均用到模具。这些模具要求要有高的抛光性能和加工性能，目前使用的大多是日本大同NAK80钢或1.2343钢等材料来制造这些模具。但是NAK80钢塑性较差，不适用于型腔复杂或型腔较深的模具，并且对抛光工艺要求严格。而1.2343钢材机加工难度大，模具制造工序多周期长，这将大大增加这些汽车产品的制造成本。特别是2012年以来的全球经济底迷环境下，节约资源和降低成本是汽车制造业的一大瓶颈。
在这样的国际国内环境下，因此，开发出低成本高抛光预硬化塑胶模具钢，以代替进口的NAK80钢或1.2343模具钢，是非常有必要的。
针对上述现象，专利CN 107587081 A公开了一种高抛光预硬化模具钢及其制备工艺，该高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C 0.21～0.25%，Si ≤0.30%，Mn 1.40～2.00%，Cr 1.30～1.70%，Ni 0.60～1.00%，Mo 0.40～0.60%，V ≤0.10%，P＜0.015%，S＜0.005%，Nb 0.02～0.04%，Fe余量；该发明模具钢的制备过程如下：配料、冶炼、浇涛，热送；高温扩撒热热处理，然后多向锻造热加工，锻后热处理、锯切；最后进行调质热处理，获得硬度38～42HRC的回火马氏体组织，且制备的模具钢具有低成本、高的淬透性、高硬度、高抛光性能和皮纹刻蚀性能；但是，与本发明钢种相比，该发明专利仍存在一定的缺点：首先，该钢种Ni和Mo含量均较高，相应的制造成本就较高，尤其是冶炼成本；其次，由于该钢种合金元素C、Cr、Ni、Mo较高，成分偏析严重，其成品模具钢硬度均匀性和抛光性能比本发明钢种差，不适合于制作抛光要求更高的模具，如车灯摸等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本、钢硬度均匀性和抛光性能好的高抛光预硬化模具钢及其制备工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高抛光预硬化模具钢，其创新点在于：所述高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C ≤0.20%，Si 0.80～1.20%，Mn 0.80～1.20%，Cr 1.30～1.60%，Ni 0.30～0.60%，B 0.005～0.01%，P＜0.015%，S＜0.005%，Fe余量。
进一步地，所述高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其最佳质量百分比如下：C0.18%，Si 0.90%，Mn 1.00%，Cr 1.40%，Ni 0.50%，B 0.006，P＜0.012%，S＜0.003%，Fe余量。
一种上述的高抛光预硬化模具钢的制备工艺，其创新点在于：所述制备工艺包括如下步骤：
（1）冶炼：按高抛光预硬化模具钢的组成成分及其质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，最后脱模热送锻造加热炉；
（2）高温扩散热处理：加热升温至1180～1250℃，到温均温后保温时间为10～20h；
（3）锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至850～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，锻造压缩比≥3，总锻比≥5，终锻温度≥850℃；
（4）锻后热处理：锻后风冷或雾冷，然后装退火炉回火处理，加热温度500～600℃，保温30～40小时，然后炉冷至150℃以下出炉；
（5）锯切：探伤并锯切两头，切除锻件两端缺陷，并检查锻件表面质量，清除表面缺陷。
进一步地，所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式，保证钢锭内外温度均匀，即分别在600℃、800℃和1100℃等温；高温扩散热处理保证钢中合金元素分布更均匀，高温扩散热处理后在1180～1250℃温度等温，当钢锭温度均匀后进行锻造处理。
本发明的优点在于：本发明高抛光预硬化模具钢，利用Si- Mn- Cr- B合金化的特点，即充分利用了Si-Mn的作用，结合Cr- B等多合金元素的合金化作用特点，在降低碳含量的钢中增加适量的合金化元素Si，提高钢的淬透性和硬度均匀性，并且与欧标1.2738钢相比较，改善了成分偏析和碳化物分布的问题，提高了钢的硬度均匀性；适量的Cr和微量的B元素，确保钢具有较高的淬硬性，且通过本发明的配方，可获得硬度28～36HRC的回火马氏体组织；此外，本发明钢种在降低Ni含量的同时，并去除了Mo元素，进而使得相应的制造成本降低，尤其是冶炼成本。
结合以上特点，与NAK80钢或1.2343钢相比，本发明钢种具有较高的抛光性能和较低的合金成本，这为我国制造业尤其是汽车制造业和家电及电子通信制造业带来巨大的贡献，并且提高我国模具钢制造水平和市场竞争力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例高抛光预硬化合金化模具钢CCT曲线。
图2为实施例高抛光预硬化模具钢回火特性曲线。
图3为实施例高抛光预硬化模具钢的金相组织。
图4为进口1.2738钢抛光性能检测案例。
图5为实施例高抛光预硬化模具钢抛光性能检测案例。
图6和图7为实施例高抛光预硬化模具钢皮纹蚀刻案例。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例中，高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C0.18%，Si 0.90%，Mn 1.00%，Cr 1.40%，Ni 0.50%，B 0.006%，P 0.011%，S 0.002%，Fe余量。
采用该实施例中的物料来生产高抛光预硬化模具钢的工艺过程和步骤如下：
（1）冶炼：按高抛光预硬化模具钢的组成成分及其质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，最后脱模热送锻造加热炉；
（2）高温扩散热处理：将钢锭在锻造加热炉中分级升温，即分别在600℃、800℃、1100℃等温，最后加热升温至1180～1250℃，到温均温后保温时间为10～20h；
（3）锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至850～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，锻造压缩比≥3，总锻比≥5，终锻温度≥850℃；
（4）锻后热处理：锻后风冷或雾冷，然后装退火炉回火处理，加热温度500～600℃，保温30～40小时，然后炉冷至150℃以下出炉；
（5）锯切：探伤并锯切两头，切除锻件两端缺陷，并检查锻件表面质量，清除表面缺陷。
本实施例高抛光预硬化模具钢经过上述冶炼及锻造热加工和热处理后，最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*1300mm*850mm模块，取样进行性能测试：
A 相变特性：
本实施例高抛光预硬化模具钢的CCT曲线如附图1所示。
B 回火特性：
本实施例高抛光预硬化模具钢的回火特性曲线如附图2所示。
C 显微组织：
本实施例高抛光预硬化模具钢的显微组织如附图3所示。
D 抛光性能：
本实施例高抛光预硬化模具钢的抛光性能检测案例如附图5和表1所示，进口1.2738钢的抛光性能检测案例如附图4和表1所示；由图4和图5可见，本实施例高抛光预硬化模具钢具有优异的抛光性能。
表1 本实施例高抛光预硬化模具钢与进口1.2738钢的抛光性能检测结果
由上表可以看出，本实施例获得硬度33.7HRC的回火马氏体组织。
E 皮纹蚀刻性能：
本实施例高抛光预硬化模具钢的皮纹蚀刻案例，如附图6和7所示。由图6和图7可见，该钢具有较好的皮纹蚀刻性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种高抛光预硬化模具钢，其特征在于：所述高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C ≤0.20%，Si 0.80～1.20%，Mn 0.80～1.20%，Cr 1.30～1.60%，Ni0.30～0.60%，B 0.005～0.01%，P＜0.015%，S＜0.005%， Fe余量。
2.根据权利要求1所述的高抛光预硬化模具钢，其特征在于：所述高抛光预硬化模具钢采用的组成成分及其最佳质量百分比如下：C 0.18%，Si 0.90%，Mn 1.00%，Cr 1.40%，Ni0.50%，B 0.006%，P＜0.012%，S＜0.003%，Fe余量。
3.一种权利要求1所述的高抛光预硬化模具钢的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下步骤：
（1）冶炼：按高抛光预硬化模具钢的组成成分及其质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，最后脱模热送锻造加热炉；
（2）高温扩散热处理：加热升温至1180～1250℃，到温均温后保温时间为10～20h；
（3）锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至850～1200℃，在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，锻造压缩比≥3，总锻比≥5，终锻温度≥850℃；
（4）锻后热处理：锻后风冷或雾冷，然后装退火炉回火处理，加热温度500～600℃，保温30～40小时，然后炉冷至150℃以下出炉；
（5）锯切：探伤并锯切两头，切除锻件两端缺陷，并检查锻件表面质量，清除表面缺陷。
4.根据权利要求3所述的高抛光预硬化模具钢的制备工艺，其特征在于：所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式。
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