CN113025875A - 一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法 - Google Patents

一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢材料及加工技术领域，尤其涉及一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法。本发明提供的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分质量百分含量为：C 0.34‑0.38％，Si 0.25‑0.35％，Mn 0.45‑0.55％，Cr 13‑13.5％，V 0.2‑0.5％，Mo 0.2‑0.5％，Ni 0.4‑0.9％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。本发明的制作工艺步骤包括电弧炉熔炼、炉外精练、保护气氛电渣重熔、VAR(真空自耗）、超细化、球化退火。本发明针对于含玻纤成分的塑料制品，适用于透光系数要求比较高的汽车，医疗领域和导光板行业，对市面上进口M333的抛光模具材料，在韧性，抗疲劳性，以及高镜面抛光性上提高至少20%左右，性价比更高。

Description

一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法
技术领域
本发明属于钢材料及加工技术领域，尤其涉及一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法。
背景技术
近年来的汽车或医疗领域和导光板行业等所使用的塑料制品要求表面为镜面、强度高等。因此，对于用于成型如上所述的高镜面塑料制品的模具，要求模具表面的镜面度高、耐磨损性优异和耐腐蚀性优异等。作为具有如上所述的特征的金属材料，特别是为了得到高镜面度，需要镜面研磨时的表面粗糙的凹凸和弯曲极小，以及针孔等缺陷极少。为了提高抛光性本发明针对于含玻纤成分的塑料制品，对市面上进口M333的抛光模具材料，在韧性，抗疲劳性，以及高镜面抛光性上提高至少20%左右，性价比更高。
发明内容
本发明的特征在于提供了一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法。解决了进口M333抛光模具材料韧性低，抗疲劳性差，高镜面抛光性不足的问题。
为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0.34-0.38％，Si 0.25-0.35％，Mn 0.45-0.55％，Cr 13-13.5％，V 0.2-0.5％，Mo0.2-0.5％，Ni 0.4-0.9％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
优选地，所述模具钢材料的化学成分质量百分含量为：C 0 .35-0.37％，Si 0.27-0 .32％，Mn 0 .49- 0 .53％，Cr 13.1-13.4％，V 0.32-0.45％，Mo 0.32-0.38％，Ni0.72-0.89％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
优选地，所述模具钢材料的化学成分质量百分含量为：C 0 .35％，Si 0 .28％，Mn0.54％，Cr 13.3％，V 0.45％，Mo 0.35％，Ni 0.79％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
进一步地，所述模具钢材料还包括如下质量百分含量的化学成分：Ti0 .03-0.08％。
进一步地，所述模具钢材料还包括如下质量百分含量的化学成分：Al0 .02-0.05％。
优选地，所述模具钢材料的化学成分质量百分含量为：C 0 .36％，Si 0 .33％，Mn0.47％，Cr 13.2％，V 0.47％，Mo 0.39％，Ni 0.81％，Ti 0 .06％,Al 0 .04％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
另一方面，本发明还提供了所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度10-30℃ / h，至 760℃，再保温 10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
优选地，所述步骤3)电渣重熔步骤的具体渣系配比：Al2O3 30-35％、CaO 18-30％、CaF2 20-30％、TiO2 5-15％、SiO2 5-15％；
进一步地，所述渣系配比为：Al2O3 35％、CaO 20％、CaF2 25％、TiO2 10％、SiO210％；
优选地，所述步骤4)的降温速度为20℃/h。
本发明所提供的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制备方法对市面上进口M333的抛光模具材料在其韧性、抗疲劳性、高镜面抛光性上至少提高20%，是一种新型的优质塑料模具钢材料。
具体实施方式
实施例1
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .35％，Si 0 .28％，Mn 0.54％，Cr 13.3％，V 0.45％，Mo 0.35％，Ni 0.79％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
实施例2
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .36％，Si 0 .35％，Mn 0.46％，Cr 13.3％，V 0.45％，Mo 0.36％，Ni 0.80％，Ti0 .05％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
实施例3
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .37％，Si 0 .33％，Mn 0.47％，Cr 13.2％，V 0.47％，Mo 0.39％，Ni 0.81％，Ti0 .06％,Al 0 .04％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
实施例4
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .38％，Si 0 .35％，Mn 0.55％，Cr 13.5％，V 0.5％，Mo 0.4％，Ni 0.9％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
制备方法：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度12℃ / h，至 760℃，再保温 10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
实施例5
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .35％，Si 0 .25％，Mn 0.50％，Cr 13.0％，V 0.35％，Mo 0.35％，Ni 0.71％，Ti0 .03％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
制备方法：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率，其具体渣系配比为：Al2O3 35％、CaO20％、CaF2 25％、TiO2 10％、SiO2 10％；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度10/ h，至 760℃，再保温10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
实施例6
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .36％，Si 0 .30％，Mn 0.47％，Cr 13.2％，V 0.27％，Mo 0.32％，Ni 0.41％，Ti0 .04％,Al 0 .03％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
制备方法：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率,其具体渣系配比：Al2O3 30％、CaO30％、CaF2 30％、TiO2 5％、SiO2 5％；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度20℃ / h，至 760℃，再保温 10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
实施例7
一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0 .37％，Si 0 .34％，Mn 0.52％，Cr 13.3％，V 0.31％，Mo 0.37％，Ni 0.77％，Ti0 .07％,Al 0 .05％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
制备方法：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率，其具体渣系配比：Al2O3 32％、CaO28％、CaF2 26％、TiO2 7％、SiO2 7％；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度30℃ / h，至 760℃，再保温 10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
综合上述实施例，本发明所述一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料及制作方法针对于含玻纤成分的塑料制品，对市面上进口M333的抛光模具材料，在韧性，抗疲劳性，以及高镜面抛光性上提高至少20%左右，性价比更高。

Claims (10)

1.一种兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0.34-0.38％，Si0.25-0.35％，Mn 0.45-0.55％，Cr 13-13.5％，V 0.2-0.5％，Mo 0.2-0.5％，Ni 0.4-0.9％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0.35-0 .37％，Si 0 .27-0 .32％，Mn 0 .49- 0 .53％，Cr 13.1-13.4％，V 0.32-0.45％，Mo 0.32-0.38％，Ni 0.72-0.89％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
3.如权利要求1所述的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料主要由下列质量百分含量的化学成分组成：C 0.35％，Si 0 .28％，Mn 0.54％，Cr 13.3％，V 0.45％，Mo 0.35％，Ni 0.79％，P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
4.如权利要求1所述的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料还包括如下质量百分含量的化学成分：Ti 0 .03-0.08％。
5.如权利要求1-4任一一项所述的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料还包括质量百分含量的化学成分：Al0 .02-0 .05％。
6.如权利要求5所述的兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料，其特征在于，所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分质量百分含量为：C 0 .36％，Si 0.33％，Mn 0.47％，Cr 13.2％，V 0.47％，Mo 0.39％，Ni 0.81％，Ti 0 .06％,Al 0 .04％,P≦0.005％，S≦0.005％，余量为Fe。
7.一种如权利要求1所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)电弧炉熔炼:按照所述兼有高韧性和高抛光镜面塑料模具钢材料的化学成分及质量百分比进行配料，将配好的料投入电弧炉中熔炼成钢水；
2)炉外精练：将步骤1）得到的钢水倒入过滤包钢精炼炉，净化钢水的纯净度，得到较高纯度的钢水，经铸造得到钢锭;
3)保护气氛电渣重熔：通过气氛保护电渣重熔对步骤2）中的钢锭进行进一步提纯，提高钢的纯净度；抑制钢中钛的烧损，提高其收得率；
4)VAR(真空自耗）：将步骤3）得到钢锭放入真空自耗电弧炉中使得去除非金属夹杂物，得到进一步提纯钢锭；
5)超细化：将步骤4）所得钢锭加入晶粒细化剂提高钢锭强度和塑性；
6)球化退火:电炉加热至 850℃，保温 8 个小时，降温速度10-30℃ / h，至 760℃，再保温 10个小时，随炉冷却至 400℃以下，出炉空冷，表面精整。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)电渣重熔步骤的具体渣系配比：Al2O3 30-35％、CaO 18-30％、CaF2 20-30％、TiO2 5-15％、SiO2 5-15％。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述渣系配比为：Al2O3 35％、CaO20％、CaF2 25％、TiO2 10％、SiO2 10％。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)的降温速度为20℃/h。
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