CN113373380B - 一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法，所述模具钢包含下述质量分数的化学成分：C：0.35～0.45%、Si：0.30～0.50%、Mn：1.00～1.50%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr：1.50～2.00%、Al：0.020～0.045%、Zr：0.010～0.050%、B：0.0010～0.0020%，余量为Fe及不可避免的杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：B=0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr；本发明是在不添加贵重金属元素如Ni、Mo的前提下，通过限定Al、Zr与B含量之间的关系，使B在钢中以单质形式存在，从而有效地发挥提高钢的淬透性的作用；再通过轧后堆垛冷却加回火的工艺，低成本地生产塑料模具钢；本发明塑料模具钢洛氏硬度HRC28~33，最大截面硬度差≤3HRC，组织稳定，沿截面的硬度分布均匀，适合制作对尺寸精度和表面粗糙度要求严格且型腔复杂的塑料模具。

Description

一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及模具钢制造技术领域，具体涉及一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法。
背景技术
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”，德国给模具工业冠之以“金属加工业中的帝王”称号，欧盟一些国家称“模具就是黄金”，中国模具权威称“模具是印钞机”，可见模具工业在经济发展中所具有的重要地位，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业领域必不可少的工艺装备。
模具属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、金属物理、凝固理论、粉末冶金、高分子材料、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业，其加工过程一般分为基本成型、热处理和表面处理。对所有的模具用钢材行业而言，塑料模具钢占整个模具钢份额的70%以上，成为市场热点。塑料模具的型腔复杂、尺寸精度和表面粗糙度等要求严格，而且正在向大型化、精密化发展；而模具型腔是从表面向内凹陷，模具的工作面实际上是钢板的厚度截面，因而要求模具钢板截面方向具有均匀的硬度，具备优异的切削加工性、镜面抛磨性、花纹蚀刻性，并且耐磨性、电火花加工性、焊接性、耐塑料制品腐蚀性等基本性能均应良好，这些性能要求的冶金学实质就是塑料模具钢淬透性要高，沿厚度截面方向组织要均匀。
微合金元素Nb、V、Ti能细晶强化硬化钢材，Ti还有变质夹杂物以提高钢质纯净度的作用，从而得到均匀的组织和性能；微量的B能强烈提高钢的淬透性，但前提是B在钢中以单质形式存在，不得形成BN而降低B的作用。现有技术中有一些关于低成本塑料模具钢中添加微合金元素的报道。
申请号CN201410231378.2的中国发明专利申请公开了“一种低成本无Mo塑料模具钢钢板及其生产工艺”，采用0.36~0.42%C、0.26~0.34%Si、0.55~0.59%Mn、1.25~1.55%Cr、0~0.015%Nb、 0.0015~0.0025%B，还对Cr/Mn比值及Si+Cr+Mn范围作出了限定，热轧后采用在线淬火+回火热处理，得到了马氏体、马氏体+贝氏体等组织，钢材的性能达到了HRC28～34。该申请对Cr/Mn比值及Si+Cr+Mn范围作出限定，增加了生产控制难度，降低了合格率；添加贵重元素Nb，增加了生产成本；采用在线淬火工艺，增加了高碳含量钢板开裂的风险；对B在钢中的作用描述得不够清楚。
申请号CN201510870739.2的中国发明专利申请公开了“一种经济型塑料模具钢板及制造方法”，采用0.40~0.50%C、0.40~0.70%Si、1.10~1.50%Mn、0.60~0.80%Cr、0.10~0.20%Mo、0.001~0.0012%B成分，采用钢包炉LF和真空RH炉外精炼，铸坯开轧温1080~1150℃，终轧温度840~910℃、开冷温度750~800℃、返红温度500~550℃，水冷到室温后在450~600℃回火，保温时间1.5~2.5min/mm ，制得的钢材性能为HRC 28～33，最大截面硬度差5HRC。该申请的不足之处在于需要添加贵重金属Mo，增加了生产成本；采用LF和RH炉外精炼，延长了生产时间，也增加了生产成本；对0.40~0.50%C的钢板进行轧后喷水冷却直到室温，增加了钢板开裂的风险；虽然采用B元素提高钢材的淬透性，但对B元素发挥作用的前提要求描述得不够充分。
申请号CN200610028195.6的中国发明专利申请公开了一种“超厚非调质塑料模具钢”，采用0.20~0.32%C、0.20~0.80%Si、1.80~2.50%Mn、0.80~1.50%Cr、0.20~0.60%Mo、0.08~0.20%V、0.02~0.06%Ti、0.0010~0.0030%B成分，850~950℃之间停止锻造，风冷到室温后在500~650℃之间回火，调整硬度，消除锻后冷却过程中产生的残余应力，防止模具加工过程中产生变形和开裂，获得的硬度HRC30~36。该申请的不足之处在于需要添加贵重金属Mo、V，增加了生产成本；锻造生产超厚（300~450mm厚度）非调质塑料模具钢，对生产装备有特殊要求。
申请号CN200910312255.0的中国发明专利申请公开了“一种合金塑料模具钢板及其生产方法”，采用0.30~0.50%C、0.20~0.50%Si、0.80~1.80%Mn、0.001~0.003%B、0.015~0.040%Ti、0.010~0.040%V、1.4~2.0%Cr、0.10~0.50%Mo，电炉冶炼、真空RH+钢包炉LF炉外精炼，采用高温低速大压下原则在奥氏体再结晶温度区控制轧制，终轧温度≤950℃，轧后不浇水，不堆垛冷却，自然空冷，480~570℃回火，保温系数4~5min/mm，适合制作的钢板厚度为20~200mm，HB310~330，不平度≤7mm/m。该申请的不足之处在于电炉冶炼钢的N含量通常较高，在0.0060~0.0100%，且不稳定，控制难度较大；真空脱气后再进行钢包炉调成分，既导致Al、Ti烧损多，又易在LF过程增N，进一步增加了Al、Ti、N、B的精确控制难度；回火热处理的保温系数较大，尤其是生产厚度≥60mm特厚钢板时，占用热处理炉的时间很长，占用了产能，也增加了生产成本。
公开出版物“经济型塑料模具用钢的开发实践”（江家健.经济型塑料模具用钢的开发实践[J].江西冶金,2019（182）,6:44-45.），对成分为0.28~0.40%C、0.40~0.50%Si、1.15~1.30%Mn、1.70~1.80%Cr、0.20~0.30%Mo、≤0.20%Cu、0.010~0.030%%Ti的塑料模具钢，采用氧气转炉冶炼，炉外精炼，控制终轧温度890±15℃，轧后堆垛自回火，不需热处理即可得到符合交货要求的钢板，回火560-600℃，得到全截面贝氏体组织，钢板硬度HRC 29～35，硬度同板差不大于4HRC。该案不足之处在于需要添加贵重金属Mo，增加了生产成本；案例介绍的成品钢板厚度范围极为有限，不能满足制造大截面模块的要求。
可见，上述发明专利申请和公开出版物虽然都提及到经济型塑料模具钢，都在添加一定含量的Mn、Cr甚至Mo、Ni等贵重元素提高钢材淬透性的基础上，再采用Ti、B、Nb+B、V+Ti+B中的某一种微合金化方法，以期进一步提高钢材的淬透性，通过细化晶粒强化硬化钢材、提高钢质均质化从而得到均匀的组织和性能。上述各方案都分别含有贵重元素如Mo、Nb、V、Cu等，生产成本并不低；还有的方案采用LF和RH炉外精炼，延长了生产时间，也增加了生产成本；有的方案回火热处理的保温时间长，尤其是生产厚度≥60mm特厚钢板时，占用热处理炉的时间很长，挤占了产能，也增加了生产成本；虽然采用B元素提高钢材的淬透性，但对B元素发挥作用的前提要求描述得不够充分。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对塑料模具钢需要具备优异的切削加工性、镜面抛磨性、花纹蚀刻性；大截面模块硬度沿截面分布均匀，并且耐磨性、电火花加工性、焊接性、耐塑料制品腐蚀性等基本性能均应良好，这些性能要求的冶金学实质就是塑料模具钢淬透性要高，沿截面方向组织要均匀，在保证这两点的前提下，再降低生产成本，以提高市场竞争力，而提供一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法。本发明的目的就是在不添加贵重金属元素如Ni、Mo的前提下，通过限定Al、Zr与B含量之间的关系，使B在钢中以单质形式存在，从而有效地发挥提高钢的淬透性的作用；再通过轧后堆垛冷却加回火的生产工艺路径，低成本地生产塑料模具钢。
本发明的一种锆处理的经济型塑料模具钢及生产方法，所述模具钢包含下述质量分数的化学成分：C：0.35～0.45%、Si：0.30～0.50%、Mn：1.00～1.50%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr：1.50～2.00%、Al：0.020～0.045%、Zr：0.010～0.050%、B：0.0010～0.0020%，余量为Fe及不可避免的杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：B= 0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr。
所述模具钢的模具钢的厚度为20～80mm，洛氏硬度HRC28～33，最大截面硬度差≤3HRC，模具钢的金相组织为马氏体+回火屈氏体。
本发明的一种锆处理的经济型塑料模具钢及生产方法的生产方法，包括：铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、钢板轧后堆垛缓冷、回火热处理；其中：
（1）转炉冶炼：采用加Al脱氧，要求出钢时[O]含量≤0.050%；
（2）真空处理：真空度80～50bar，真空处理时间不小于15min，真空处理至总时间过半时加Zr，真空处理至结束前3～5min时加入B；
（3）连铸：钢水过热度17～25℃，且采用氩封保护浇铸；连铸坯热送热装或入缓冷坑缓冷后送加热炉，热送热装入炉温度≥400℃；入缓冷坑则要求缓冷72h以上，铸坯温度≤200℃；
（4）铸坯加热：控制铸坯加热温度在1170～1230℃，保温时间为20～35min；
（5）钢板轧后堆垛缓冷：对于厚度≥40mm钢板，入堆温度540~620℃，垛位下部铺垫和上部覆盖温度不小于500℃的刚下线厚度≥50mmQ355钢板，以缓慢冷却，150℃以下扒堆；
（6）回火热处理：回火温度500~600℃，保温时间1.5~3.0min/mm。
优选地，连铸时控制钢水过热度17～21℃。
以下详述本发明中化学成分限定量的理由：
C：C在钢中以间隙原子的形式存在，能非常有效地提高钢材的硬度和淬透性，是最为经济的硬化元素，为保证发明钢的硬度达到设计要求，且体现低成本理念，C含量下限是0.35%；若C含量超过0.45%，钢板的硬度会超标。因此，本发明钢的C含量确定为0.35~0.45%。
Si：在炼钢过程中用硅作为脱氧剂的工艺成熟，成本低廉；Si在钢中以固溶形态存在，能显著提高钢的强度和硬度，Si含量下限是0.30%；高Si含量会带来铸坯和钢板出现裂纹的风险，给生产组织带来较大不便，所以Si含量上限是0.50%。
Mn：Mn固溶于铁素体和奥氏体中，扩大奥氏体区，降低钢冷却过程的相变点，提高钢的淬透性，显著提高钢的强度和硬度；Mn还能与钢中的S形成较高熔点的MnS，避免在晶界上形成FeS薄膜，消除钢的热脆性，所以Mn含量下限为1.00%；但Mn含量过高时，会降低铸坯的流动性，导致产生缩孔、气泡等内部质量缺陷，所以Mn含量上限为1.50%。
P：P是钢中的有害元素，增加钢的冷脆性，降低塑性，还会因偏聚到晶界而导致钢板出现冷裂纹，但降低P含量会增加生产成本，因此要求钢中含磷量≤0.015%。
S： S也是钢中的有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延性和韧性，使钢材产生各向异性，铁水脱S技术成熟而对生产成本影响不大，所以S含量上限是0.005%。
Cr：能提高钢的淬透性，尤其是对于厚钢板而言需添加一定量的Cr提高淬透性以弥补厚度带来的强度和硬度损失；Cr也是中等强度碳化物形成元素，在钢中可以形成碳化物以提高钢材的强度。但太高的Cr和Mn同时加入钢中，在轧钢过程中易形成表面裂纹，因此Cr含量限定为1.50～2.00%。
Al：炼钢过程中最为经济有效的脱氧元素，一定含量的A1还能细化钢材的晶粒，提高钢材的强度和硬度，且本发明钢后续还需要添加Zr，通过Zr固定钢中的O、N，避免形成“B相”，如BN，为避免钢中过多的氧消耗Zr，需提前用Al来结合O，所以Al含量下限为0.020%；但Al含量过高易导致钢中夹杂增多，对钢材的塑性和韧性不利，因此，Al含量的上限0.045%。
Zr：处于元素周期表中第Ⅳa族第二过渡系，是强氧化物、强氮化物形成元素。在冶炼温度范围内，各化合物的形成能顺序为：ZrO2＜ZrN＜ZrC，ZrO2的形成能最低，在钢液凝固过程中，ZrO2优先析出。微量的Zr处理对钢材的组织类型没有影响，但对夹杂物变性的作用非常明显，将钢中的硫化物和硅酸盐夹杂物变性为细小的氧化物，夹杂物形状也由长条的尖角状变为圆形或近圆形，削弱夹杂物对钢材性能的不良影响，从而得到均匀的组织和性能。通过Zr固定钢水中的O、N，避免形成BN，所以下限为0.010%；添加过量的Zr会导致钢中夹杂物增多，尤其是生成的ZrO2会长大而降低钢材的性能，因此Zr的上限为0.050%。
B：B的原子半径小，极易在晶界偏析，填充晶界缺陷，降低晶界能，使新相在晶界成核困难，奥氏体稳定性增加，从而提高了钢材的淬透性，0.0010%的添加量是必不可少的；但B含量超过一定值，会在晶界形成网状“B相”，从而对钢的性能不利，所以B含量上限限定为0.0020%。因B能替代部分昂贵的稀有金属而降低钢材成本，随着科技的发展，B在钢中的应用技术也日趋成熟，其在钢中的应用也越来越广泛。
B= 0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr。B极易与钢水中的N形成BN夹杂而恶化钢材的性能，更为不利的是，BN并不能提高钢的淬透性。B在钢中只有以单质形式存在，才能发挥强烈提高钢的淬透性的作用，因此，必须限定Al、Zr与B含量之间的关系，保证B在钢中是以单质形式存在，才能有效地发挥B提高钢的淬透性的作用。
本发明钢的性能实现除了上述成分要求外，还需要严格控制其生产工艺参数，以下详述本发明生产工艺参数的控制理由：
本发明之所以需要转炉冶炼时Al脱氧，是由于Al是炼钢过程中最为经济有效的脱氧元素，但转炉冶炼完毕时还需要保留有一定含量的O以保持钢水中的C-O平衡。本发明钢后续还需要添加Zr对Al2O3夹杂物进行变性，因此，钢水中Al2O3的含量不易过高，以免增加Zr的消耗量，所以限定[O]≤0.050%。
本发明之所以需要真空处理，且真空处理时间不小于15min，真空处理后期先加Zr再加B，一是由于塑料模具钢内在质量的要求，塑料模具的型腔复杂，对尺寸精度和表面粗糙度等要求严格，而且正在向大型化、精密化方向发展，大截面模块需要沿截面的硬度分布均匀，这就要求在冶炼工序需进行真空处理，为保证充分去除钢水中的气体，获得高纯净度的钢水，真空处理时间应≥15min，在真空处理总时间过半时加入Zr、真空处理结束前3～5min时加入B，通过真空循环，B元素均匀分布在钢水中；在真空处理后期，通过限定Al、Zr与B含量之间的关系，使B在钢中以单质形式存在，从而有效地发挥提高钢的淬透性的作用
本发明之所以控制钢水过热度≤25℃，优选地控制钢水过热度≤21℃，是由于连铸时降低钢水过热度，通过快速、均匀凝固，降低低熔点溶质原子和夹杂在铸坯中心的偏析，获得均质化的铸坯，为获得沿截面分布均匀的硬度性能奠定基础。
本发明之所以需要铸坯热送热装或入缓冷坑缓冷，热送热装入炉温度≥400℃，入缓冷坑缓冷72h以上，是由于本发明钢的C含量为0.35~0.45%，铸坯在常规空冷过程中易产生裂纹，甚至发生断坯事故。如铸坯热送热装，入炉温度应≥400℃，因为本发明钢在≤400℃就发生贝氏体相变，热应力和相变组织应力的叠加，易导致铸坯断裂。如铸坯入缓冷坑，则需缓冷72h以上，铸坯温度低于200℃，此时已完全完成了组织转变，可出缓冷坑入加热炉。
本发明之所以控制铸坯加热温度在1170～1230℃，是由于既要保持足够高的加热温度，使C、Si、Mn、Cr等元素充分溶解且均匀分布到高温奥氏体中，为获得均质化的钢板创造条件，又要防止高温奥氏体过分长大产生不良组织而恶化发明钢的性能。
本发明之所以需要钢板轧后堆垛缓冷，是由于如果轧后钢板冷却速度快，将形成马氏体组织，大大缩小后续回火热处理的工艺窗口，导致硬度超标，而且还由于热应力和组织应力叠加带来钢板产生裂纹，甚至断裂的风险；钢板轧后堆垛缓冷，还省去了塑料模具钢通常采用的正火+回火工艺路径中的正火，既节省了正火热处理的工艺成本，还为热处理产线节省了产能，可以多生产其它高附加值的热处理产品而间接创效。为达到堆垛后缓慢冷却的目的，对于厚度≥40mm钢板，入堆温度540~620℃，垛位下部铺垫和上部覆盖温度不小于500℃的刚下线≥50mm厚Q355钢板，以缓慢冷却，150℃以下扒堆。
本发明钢需要进行回火热处理，是由于回火热处理前钢板的组织为贝氏体+马氏体，硬度超标且不均匀，最大截面硬度差达到7HRC。回火温度500~600℃，保温时间1.5~3.0min/mm，本发明塑料模具钢的洛氏硬度HRC28~33，最大截面硬度差≤3HRC。
与现有技术相比，本发明不添加贵重金属元素如Ni、Mo，节省了合金成本；通过限定Al、Zr与B含量之间的关系，使B在钢中以单质形式存在，从而有效地发挥提高钢的淬透性的作用；对轧制工艺无须限制，适合大生产操作；轧后堆垛缓冷，避免了钢板因冷却速度快形成马氏体组织而大大缩小后续回火热处理的工艺窗口，还避免了由于热应力和组织应力叠加带来钢板产生裂纹甚至断裂的风险；轧后堆垛缓冷而不需要正火热处理，既节省了一道正火热处理的工艺成本，节省的产能还可以多生产其它高附加值的热处理产品而间接创效；本发明塑料模具钢的洛氏硬度HRC28~33，最大截面硬度差≤3HRC，组织稳定，沿截面的硬度分布均匀，适合制作对尺寸精度和表面粗糙度等要求严格且型腔复杂的塑料模具。
附图说明
图1为本发明塑料模具钢表面的典型金相组织（马氏体+回火屈氏体）；
图2为本发明塑料模具钢心部的典型金相组织（马氏体+回火屈氏体）。
具体实施方式
为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。
下表1为本发明各实施例及对比例化学成分取值列表；
下表2为本发明各实施例及对比例的工艺路径和部分工艺参数取值列表；
下表3为本发明各实施例不同于对比例的部分主要工艺参数取值列表；
下表4为本发明实施例及对比例的力学性能试验结果。
其中实施例1-5的产品厚度分别为80mm、20mm、40mm、67mm、55mm，对比例的产品厚度分别50mm、30mm。
本发明各实施例的一种锆处理的经济型塑料模具钢及生产方法，所述模具钢包含下述质量分数的化学成分：C：0.35～0.45%、Si：0.30～0.50%、Mn：1.00～1.50%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr：1.50～2.00%、Al：0.020～0.045%、Zr：0.010～0.050%、B：0.0010～0.0020%，余量为Fe及不可避免的杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：B= 0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr。
本发明各实施例的一种锆处理的经济型塑料模具钢及生产方法的生产方法，包括：铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、钢板轧后堆垛缓冷、回火热处理；其中：
（1）转炉冶炼：采用加Al脱氧，要求出钢时[O]含量≤0.050%；
（2）真空处理：真空度80～50bar，真空处理时间不小于15min，真空处理至总时间过半时加Zr，真空处理至结束前3～5min时加入B；
（3）连铸：钢水过热度17～25℃，且采用氩封保护浇铸；连铸坯热送热装或入缓冷坑缓冷后送加热炉，热送热装入炉温度≥400℃；入缓冷坑则要求缓冷72h以上，铸坯温度≤200℃；
（4）铸坯加热：控制铸坯加热温度在1170～1230℃，保温时间为20～35min；
（5）钢板轧后堆垛缓冷：对于厚度≥40mm钢板，入堆温度540~620℃，垛位下部铺垫和上部覆盖温度不小于500℃的刚下线厚度≥50mmQ355钢板，以缓慢冷却，150℃以下扒堆；
（6）回火热处理：回火温度500~600℃，保温时间1.5~3.0min/mm。
表1 本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表（wt，%）
Figure 748817DEST_PATH_IMAGE002
表2 本发明各实施例及对比例的工艺路径和部分工艺参数取值列表
Figure 449926DEST_PATH_IMAGE004
表3 本发明各实施例不同于对比例的部分主要工艺参数取值列表
Figure 517239DEST_PATH_IMAGE006
表4 本发明各实施例及对比例的性能和组织检测分析结果列表
Figure 862770DEST_PATH_IMAGE008
从表4中可以看出，本发明塑料模具钢的组织均为马氏体+回火屈氏体，这种回火组织对应的结果就是性能稳定而均匀。就5个实施例的表面硬度而言，按照硬度测试的试验标准测得的三个HRC值，彼此之间相差很小。实施例2的三个HRC值中，最大值与最小值之间的差值仅为1.1HRC，实施例4的三个HRC值中，最大值与最小值之间的差值为1.6HRC。同样地，就5个实施例的心部硬度而言，实施例1的三个HRC值中，最大值与最小值之间的差值为0.9HRC，实施例5的三个HRC值中，最大值与最小值之间的差值为1.6HRC。
塑料模具型腔复杂，对尺寸精度和表面粗糙度要求严格，所以塑料模具钢应具备优异的切削加工性、镜面抛磨性、花纹蚀刻性；大截面模块硬度沿截面分布均匀，并且耐磨性、电火花加工性、焊接性、耐塑料制品腐蚀性等基本性能均应良好，这些性能要求的冶金学实质就是塑料模具钢淬透性要高，沿截面方向组织稳定，硬度分布均匀，其评价指标就是最大截面硬度差HRC。从表4中可以看出，实施例5的表面硬度与心部硬度的最大截面硬度差是最大的，达到2.8HRC，实施例2的表面硬度与心部硬度的最大截面硬度差最小，为2.2HRC。本发明塑料模具钢的洛氏硬度HRC28~33，最大截面硬度差≤3HRC，组织稳定，沿截面的硬度分布均匀，适合制作对尺寸精度和表面粗糙度等要求严格且型腔复杂的塑料模具。
上述实施例仅仅是本发明为解释本发明而举的具体实例，并不以任何形式限制本发明，任何人根据上述作内容和形式做出的不偏离本发明权利要求保护范围的非实质性的改变，均应认为落入本发明权利要求的保护范围。本发明不局限于上述具体的实施实例。

Claims (4)

1.一种锆处理的经济型塑料模具钢，其特征在于所述模具钢为下述质量分数的化学成分：C：0.35～0.45%、Si：0.30～0.50%、Mn：1.00～1.50%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr：1.50～2.00%、Al：0.020～0.045%、Zr：0.010～0.050%、B：0.0010～0.0020%，余量为Fe及不可避免的杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：B= 0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr；
该模具钢通过下述方法制备得到，该方法包括：铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、钢板轧后堆垛缓冷、回火热处理；其中：
（1）转炉冶炼：采用加Al脱氧，要求出钢时[O]含量≤0.050%；
（2）真空处理：真空度80～50bar，真空处理时间不小于15min，真空处理至总时间过半时加Zr，真空处理至结束前3～5min时加入B；
（3）连铸：钢水过热度17～25℃，且采用氩封保护浇铸；连铸坯热送热装或入缓冷坑缓冷后送加热炉，热送热装入炉温度≥400℃；入缓冷坑则要求缓冷72h以上，铸坯温度≤200℃；
（4）铸坯加热：控制铸坯加热温度在1170～1230℃，保温时间为20～35min；
（5）钢板轧后堆垛缓冷：对于厚度≥40mm钢板，入堆温度540~620℃，垛位下部铺垫和上部覆盖温度不小于500℃的刚下线厚度≥50mmQ355钢板，以缓慢冷却，150℃以下扒堆；
（6）回火热处理：回火温度500~600℃，保温时间1.5~3.0min/mm。
2.根据权利要求1所述的一种锆处理的经济型塑料模具钢，其特征在于：所述模具钢的厚度为20～80mm，洛氏硬度HRC28～33，最大截面硬度差≤3HRC，模具钢的金相组织为马氏体+回火屈氏体。
3.如权利要求1或2所述的一种锆处理的经济型塑料模具钢的生产方法，包括：铁水脱硫、转炉冶炼、真空处理、连铸、铸坯加热、轧制、钢板轧后堆垛缓冷、回火热处理；其中：
（1）转炉冶炼：采用加Al脱氧，要求出钢时[O]含量≤0.050%；
（2）真空处理：真空度80～50bar，真空处理时间不小于15min，真空处理至总时间过半时加Zr，真空处理至结束前3～5min时加入B；
（3）连铸：钢水过热度17～25℃，且采用氩封保护浇铸；连铸坯热送热装或入缓冷坑缓冷后送加热炉，热送热装入炉温度≥400℃；入缓冷坑则要求缓冷72h以上，铸坯温度≤200℃；
（4）铸坯加热：控制铸坯加热温度在1170～1230℃，保温时间为20～35min；
（5）钢板轧后堆垛缓冷：对于厚度≥40mm钢板，入堆温度540~620℃，垛位下部铺垫和上部覆盖温度不小于500℃的刚下线厚度≥50mmQ355钢板，以缓慢冷却，150℃以下扒堆；
（6）回火热处理：回火温度500~600℃，保温时间1.5~3.0min/mm。
4.根据权利要求3所述的一种锆处理的经济型塑料模具钢的生产方法，其特征在于：连铸时控制钢水过热度17～21℃。
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