CN110578103A - 新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法 - Google Patents

新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法，本发明其原料按重量份比包括：C0.4‑0.6份、Si0.2‑0.4份、Mn 5‑7份、Cr 8‑10份、Mo 1.5‑2.5份、Ni 7‑8份、V 1‑2份、Cu 2‑3份、Al 1‑2份、S 0.04‑0.08份和Fe余量，本发明涉及模具钢技术领域。该新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法，可实现对塑料模具钢的成份进行改进，来提高塑料模具钢的韧性、抛光效果和耐腐蚀性能，很好的达到了通过将提高锰铬镍成份的比例，来大大提高塑料模具钢的力学机械性能的目的，实现了通过在塑料模具钢中加入铜和铝，使塑料模具钢的表面抛光性能和耐腐蚀性能大大提升，大大延长了塑料模具钢的使用寿命，从而有利于塑料模具钢的正常使用。

Description

新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及模具钢技术领域，具体为新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑 料模具钢及其制造方法。
背景技术
塑料模具用正火的45和40Cr经调质后制造，因而模具硬度低、耐磨性 差，表面粗糙度值高，加工出来的塑料产品外观质量较差，而且模具使用寿 命低，精密塑料模具及硬度高塑料模具采用CrWMo、Cr12MoV等合金工具钢制 造，不仅机械加工性能差，而且难以加工复杂的型腔，更无法解决热处理变 形问题，塑料模具用钢涵盖广泛，从普通钢材到专用钢材都有，这在塑料模 具初期更加明显，如今已日趋正规和高级，专门用钢已自成体系，模具用钢 的化学成分和合金工具钢的基本相同，但其冶金质量更高，加工精良，对热 处理有利，塑料模具钢性能要求严格，热处理难度大，为避免模具零件在强 韧化过程中的变形或其他热处理问题，模具钢以预硬化形式供应市场已较普 遍，以石化产品为原料的塑料制品，某些度不同的腐蚀性，所以耐蚀钢应用 也较多，配合预硬化钢、非调质刚的应用，易切削性也是塑料模具钢的特点。
目前的塑料模具钢韧性差，镜面抛光效果差，且耐腐蚀性能较弱，不能 实现对塑料模具钢的成份进行改进，来提高塑料模具钢的韧性、抛光效果和 耐腐蚀性能，无法达到通过将提高锰铬镍成份的比例，来大大提高塑料模具 钢的力学机械性能的目的，不能实现通过在塑料模具钢中加入铜和铝，使塑 料模具钢的表面抛光性能和耐腐蚀性能大大提升，大大缩短了塑料模具钢的 使用寿命，从而给塑料模具钢的正常使用带来极大的不便。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑 料模具钢及其制造方法，解决了现有的的塑料模具钢韧性差，镜面抛光效果 差，且耐腐蚀性能较弱，不能实现对塑料模具钢的成份进行改进，来提高塑 料模具钢的韧性、抛光效果和耐腐蚀性能，无法达到通过将提高锰铬镍成份 的比例，来大大提高塑料模具钢的力学机械性能的目的，不能实现通过在塑 料模具钢中加入铜和铝，使塑料模具钢的表面抛光性能和耐腐蚀性能大大提 升，大大缩短了塑料模具钢使用寿命的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：新型高韧性高抛 光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其原料按重量份比包括：C0.4-0.6份、Si0.2-0.4 份、Mn 5-7份、Cr 8-10份、Mo 1.5-2.5份、Ni 7-8份、V 1-2份、Cu 2-3 份、Al 1-2份、S 0.04-0.08份和Fe余量。
优选的，其原料包括如下组分：C 0.53份、Si 0.35份、Mn 6.5份、Cr 9 份、Mo 2份、Ni 7.5份、V 1.5份、Cu 2.5份、Al 1.4份、S 0.05份和Fe 余量。
优选的，其原料包括如下组分：C0.4份、Si0.2份、Mn 5份、Cr 8份、 Mo 1.5份、Ni 7份、V 1份、Cu 2份、Al 1份、S 0.04份和Fe余量。
优选的，其原料包括如下组分：C 0.6份、Si 0.4份、Mn 7份、Cr 10 份、Mo 2.5份、Ni 8份、V 2份、Cu 3份、Al 2份、S 0.08份和Fe余量。
本发明还公开了新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的制造方 法，具体包括以下步骤：
S1、配料冶炼：将按照所需配比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电 炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进 行出钢；
S2、钢包精炼：通过LF精炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧 剂和精炼渣进行脱氧和脱硫，控制S小于等于0.09％；
S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢液中N、H、O气体元 素含量，真空度为50-67Pa、脱气时间为15-30min，然后采用下注法将钢液 浇注为需要的锭型；
S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重 熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的纯净度使硫含量降低至0.04-0.08，并 改善钢锭致密性和组织均匀性；
S5、锻造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原 始粗大晶粒，锻后进行快速冷却；
S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度为500-650℃，保 温时间为10-16h，然后炉冷至250-300℃，即可出炉；
S7、热处理：在800-900℃的温度下保温8-9h，出炉水冷或油冷至表面 温度在100-150℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为400-500℃，回火次 数3-5次，回火保温结束后出炉进行空冷或风冷20-30min，即可制得高韧性 高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢。
优选的，所述步骤S5中保温温度为1200-1300℃，且保温时间为13-16h。
优选的，所述步骤S5中初始煅烧温度为1100-1180℃，总锻比为7-9， 终止煅烧温度为700-800℃。
优选的，所述步骤S7中单次回火时间为13-17h。
(三)有益效果
本发明提供了新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法 与现有技术相比具备以下有益效果：该新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料 模具钢及其制造方法，其原料按重量份比包括：C 0.4-0.6份、Si 0.2-0.4 份、Mn 5-7份、Cr 8-10份、Mo 1.5-2.5份、Ni 7-8份、V 1-2份、Cu 2-3 份、Al 1-2份、S 0.04-0.08份和Fe余量，新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的 塑料模具钢的制造方法，具体包括以下步骤：S1、配料冶炼：将按照所需配 比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后 采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进行出钢，S2、钢包精炼：通过LF精 炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧剂和精炼渣进行脱氧和脱硫， 控制S小于等于0.09％，S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢 液中N、H、O气体元素含量，真空度为50-67Pa、脱气时间为15-30min，然 后采用下注法将钢液浇注为需要的锭型，S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的 纯净度使硫含量降低至0.04-0.08，并改善钢锭致密性和组织均匀性，S5、锻 造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原始粗大晶粒， 锻后进行快速冷却，S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度 为500-650℃，保温时间为10-16h，然后炉冷至250-300℃，即可出炉，S7、 热处理：在800-900℃的温度下保温8-9h，出炉水冷或油冷至表面温度在100-150℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为400-500℃，回火次数3-5 次，回火保温结束后出炉进行空冷或风冷20-30min，即可制得高韧性高抛光 高耐腐蚀性的塑料模具钢，可实现对塑料模具钢的成份进行改进，来提高塑 料模具钢的韧性、抛光效果和耐腐蚀性能，很好的达到了通过将提高锰铬镍 成份的比例，来大大提高塑料模具钢的力学机械性能的目的，实现了通过在 塑料模具钢中加入铜和铝，使塑料模具钢的表面抛光性能和耐腐蚀性能大大 提升，很好的解决了现有塑料模具钢韧性差，镜面抛光效果差，以及耐腐蚀 性能较弱的问题，大大延长了塑料模具钢的使用寿命，从而有利于塑料模具 钢的正常使用。
附图说明
图1为本发明制造方法的流程图；
图2为本发明测试实验的数据统计表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例提供三种技术方案：新型高韧性高抛光高耐 腐蚀性的塑料模具钢的制造方法，具体包括以下实施例：
实施例1
新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的原料包括如下组分：C 0.53 份、Si0.35份、Mn 6.5份、Cr 9份、Mo 2份、Ni 7.5份、V 1.5份、Cu 2.5 份、Al 1.4份、S 0.05份和Fe余量。
S1、配料冶炼：将按照所需配比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电 炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进 行出钢；
S2、钢包精炼：通过LF精炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧 剂和精炼渣进行脱氧和脱硫，控制S小于等于0.09％；
S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢液中N、H、O气体元 素含量，真空度为60Pa、脱气时间为20min，然后采用下注法将钢液浇注为 需要的锭型；
S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重 熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的纯净度使硫含量降低至0.06，并改善 钢锭致密性和组织均匀性；
S5、锻造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原 始粗大晶粒，锻后进行快速冷却，保温温度为1250℃，且保温时间为15h， 初始煅烧温度为1150℃，总锻比为8，终止煅烧温度为750℃；
S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度为570℃，保温时 间为13h，然后炉冷至280℃，即可出炉；
S7、热处理：在850℃的温度下保温8.5h，出炉水冷或油冷至表面温度 在125℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为450℃，回火次数4次，回火 保温结束后出炉进行空冷或风冷25min，即可制得高韧性高抛光高耐腐蚀性的 塑料模具钢，单次回火时间为15h。
实施例2
新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的原料包括如下组分：C0.4 份、Si0.2份、Mn 5份、Cr 8份、Mo 1.5份、Ni 7份、V 1份、Cu 2份、Al 1份、S 0.04份和Fe余量。
S1、配料冶炼：将按照所需配比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电 炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进 行出钢；
S2、钢包精炼：通过LF精炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧 剂和精炼渣进行脱氧和脱硫，控制S小于等于0.09％；
S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢液中N、H、O气体元 素含量，真空度为50Pa、脱气时间为15min，然后采用下注法将钢液浇注为 需要的锭型；
S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重 熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的纯净度使硫含量降低至0.04，并改善 钢锭致密性和组织均匀性；
S5、锻造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原 始粗大晶粒，锻后进行快速冷却，保温温度为1200℃，且保温时间为13h， 初始煅烧温度为1100℃，总锻比为7，终止煅烧温度为700℃；
S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度为500℃，保温时 间为10h，然后炉冷至250℃，即可出炉；
S7、热处理：在800℃的温度下保温8h，出炉水冷或油冷至表面温度在 100℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为400℃，回火次数3次，回火保 温结束后出炉进行空冷或风冷20min，即可制得高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑 料模具钢，单次回火时间为13h。
实施例3
新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的原料包括如下组分：C 0.6 份、Si0.4份、Mn 7份、Cr 10份、Mo 2.5份、Ni 8份、V 2份、Cu 3份、 Al 2份、S 0.08份和Fe余量。
S1、配料冶炼：将按照所需配比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电 炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进 行出钢；
S2、钢包精炼：通过LF精炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧 剂和精炼渣进行脱氧和脱硫，控制S小于等于0.09％；
S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢液中N、H、O气体元 素含量，真空度为67Pa、脱气时间为30min，然后采用下注法将钢液浇注为 需要的锭型；
S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重 熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的纯净度使硫含量降低至0.08，并改善 钢锭致密性和组织均匀性；
S5、锻造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原 始粗大晶粒，锻后进行快速冷却，保温温度为1300℃，且保温时间为16h， 初始煅烧温度为1180℃，总锻比为9，终止煅烧温度为800℃；
S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度为650℃，保温时 间为16h，然后炉冷至300℃，即可出炉；
S7、热处理：在900℃的温度下保温9h，出炉水冷或油冷至表面温度在150℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为500℃，回火次数5次，回火保 温结束后出炉进行空冷或风冷30min，即可制得高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑 料模具钢，单次回火时间为17h。
测试实验
某金属材料生产企业采用本发明实施例1-3是制造方法分别生产出三组 塑料模具钢，这三组磨具钢均作为实验对象，然后选择现有同类型塑料模具 钢为第四组实验对象，之后分别对这四组模具钢分别进行韧性、光滑度和耐 腐蚀性实验，实验过程中分别记录各组的韧性抵抗负荷大小和光滑度等级， 同时记录耐腐蚀性情况。
由表图2可知，实施例1的韧性抵抗负荷值最大，光滑动等级最高，且 耐腐蚀实验时，模具钢表面无任何腐蚀现象，而实施例2和实施例3对应生 产的塑料模具钢的韧性抵抗负荷值比现有模具钢的大，光滑动等级比现有模 具钢的高，且耐腐蚀实验时，模具钢表面无腐蚀现象，而现有塑料模具钢在 耐腐蚀实验时，模具钢表面有腐蚀现象发生，因此，本发明可实现对塑料模 具钢的成份进行改进，来提高塑料模具钢的韧性、抛光效果和耐腐蚀性能， 很好的达到了通过将提高锰铬镍成份的比例，来大大提高塑料模具钢的力学 机械性能的目的，实现了通过在塑料模具钢中加入铜和铝，使塑料模具钢的 表面抛光性能和耐腐蚀性能大大提升，很好的解决了现有塑料模具钢韧性差， 镜面抛光效果差，以及耐腐蚀性能较弱的问题，大大延长了塑料模具钢的使 用寿命，从而有利于塑料模具钢的正常使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。

Claims (8)

1.新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其特征在于：其原料按重量份比包括：C 0.4-0.6份、Si 0.2-0.4份、Mn 5-7份、Cr 8-10份、Mo 1.5-2.5份、Ni 7-8份、V 1-2份、Cu2-3份、Al 1-2份、S 0.04-0.08份和Fe余量。
2.根据权利要求1所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其特征在于：其原料包括如下组分：C 0.53份、Si 0.35份、Mn 6.5份、Cr 9份、Mo 2份、Ni 7.5份、V 1.5份、Cu 2.5份、Al 1.4份、S 0.05份和Fe余量。
3.根据权利要求1所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其特征在于：其原料包括如下组分：C 0.4份、Si 0.2份、Mn 5份、Cr 8份、Mo 1.5份、Ni 7份、V 1份、Cu 2份、Al 1份、S 0.04份和Fe余量。
4.根据权利要求1所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其特征在于：其原料包括如下组分：C 0.6份、Si 0.4份、Mn 7份、Cr 10份、Mo 2.5份、Ni 8份、V 2份、Cu 3份、Al 2份、S 0.08份和Fe余量。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢，其特征在于：其制造方法具体包括以下步骤：
S1、配料冶炼：将按照所需配比配好的废钢和铁合金原料采用转炉、电炉或感应炉进行熔炼，熔炼结束后采用挡渣并加入相应重量比份的脱氧剂进行出钢；
S2、钢包精炼：通过LF精炼调整合金成分，并加入相应重量比份的脱氧剂和精炼渣进行脱氧和脱硫，控制S小于等于0.09％；
S3、真空脱气与浇注：采用VD真空脱气装备降低钢液中N、H、O气体元素含量，真空度为50-67Pa、脱气时间为15-30min，然后采用下注法将钢液浇注为需要的锭型；
S4、电渣重熔：对高韧性高抛光高耐腐蚀性要求的模具材料通过电渣重熔工艺进行进一步提纯，从而提高钢的纯净度使硫含量降低至0.04-0.08，并改善钢锭致密性和组织均匀性；
S5、锻造和冷却处理：将钢锭保温后进行锻造，充分均匀组织、破碎原始粗大晶粒，锻后进行快速冷却；
S6、退火：冷却到一定温度后装炉进行退火，加热温度为500-650℃，保温时间为10-16h，然后炉冷至250-300℃，即可出炉；
S7、热处理：在800-900℃的温度下保温8-9h，出炉水冷或油冷至表面温度在100-150℃，再装入回火炉进行回火，回火温度为400-500℃，回火次数3-5次，回火保温结束后出炉进行空冷或风冷20-30min，即可制得高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢。
6.根据权利要求5所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的制造方法，其特征在于：所述步骤S5中保温温度为1200-1300℃，且保温时间为13-16h。
7.根据权利要求5所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的制造方法，其特征在于：所述步骤S5中初始煅烧温度为1100-1180℃，总锻比为7-9，终止煅烧温度为700-800℃。
8.根据权利要求5所述的新型高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢的制造方法，其特征在于：所述步骤S7中单次回火时间为13-17h。
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