CN114000067A

CN114000067A - 模具钢材料及其制备方法

Info

Publication number: CN114000067A
Application number: CN202111098989.0A
Authority: CN
Inventors: 陈敏敏
Original assignee: Hengbiwo Metal Materials Shanghai Co ltd
Current assignee: Hengbiwo Metal Materials Shanghai Co ltd
Priority date: 2021-09-18
Filing date: 2021-09-18
Publication date: 2022-02-01

Abstract

本发明公开了一种模具钢材料及其制备方法，其中，该模具钢材料包含如下组成成分：C：0.1~0.15%、Si：0.2~0.4%、Mn：1.4~1.6%、P：≤0.03%、S：≤0.005%、Cr：0.3~0.6%、Mo：0.25~0.4%、Ni：3~3.2%、V：0.1~0.2%、Cu：1~1.2%、Al：1~1.2%、其余是Fe。本发明制备出的模具钢材料，提高了现有模具钢的高洁净度、机械性能更加、蚀刻性能出色，且内含杂质更少品质更高。

Description

模具钢材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及模具钢技术领域，特别涉及一种模具钢材料及其制备方法。

背景技术

模具钢是用来制造塑胶模、冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。

现有的模具钢材料冶炼工艺是使用普通的ESR工艺生产，使得生产出来的一些模具钢材在高要求的模具应用下无法满足，且制造加工出来的模具的生产的产品存在缺陷（材料性能不好、洁净度低，材料内含杂质较多等现象），对此我们专门研究这种模具钢材料及其制备方法。

发明内容

根据本发明实施例，提供了一种模具钢材料，该模具钢材料包含如下组成成分：

C：0.1~0.15%、Si：0.2~0.4%、Mn：1.4~1.6%、P：≤0.03%、S：≤0.005%、Cr：0.3~0.6%、Mo：0.25~0.4%、Ni：3~3.2%、V：0.1~0.2%、Cu：1~1.2%、Al：1~1.2%、其余是Fe。

进一步，模具钢材料的硬度为38~42HRC。

一种模具钢材料的制备方法，包含如下步骤：

根据需要进行模具钢的组份设计，并按该组份的质量百分比收集相应的材料作为原材料，其中，模具钢的按质量百分比组份含量为：C：0.1~0.15%、Si：0.2~0.4%、Mn：1.4~1.6%、P：≤0.03%、S：≤0.005%、Cr：0.3~0.6%、Mo：0.25~0.4%、Ni：3~3.2%、V：0.1~0.2%、Cu：1~1.2%、Al：1~1.2%、其余是Fe，且残余气体含量为：H₂：≤1.5ppm、O₂：≤15ppm；

将原材料投入电弧炉进行高温熔炼，得到高温钢水；

将高温钢水转运到钢水容器的钢包中，进行钢包精炼，得到精炼钢水；

将精炼钢水转运到真空装置中，进行抽真空除气，浇铸真空除气后的精炼钢水，凝固后得到固态钢锭；

将固态钢锭转运到VAR真空电弧重熔生产线中，在真空的环境下进行重熔后提纯，再重新凝固成新的固态钢锭；

将新的固态钢锭加热到预设温度，根据预设的锻造比和形状要求，进行锻造变形，得到锻造后的固态钢锭；

将锻造后的固态钢锭进行热处理，得到预处理模具钢；

将预处理模具钢进行表面铣加工，得到成品模具钢。

进一步，电弧炉的加热温度为1600℃以上。

进一步，钢包精炼包含：二次脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物以及合金成分微调。

进一步，预设温度为900~1250℃。

进一步，预设的锻造比为6以上。

根据本发明实施例的模具钢材料及其制备方法，制备出的模具钢材料，提高了现有模具钢的高洁净度、机械性能更加、蚀刻性能出色，且内含杂质更少品质更高。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

图1为根据本发明实施例模具钢材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。

本发明提供一种模具钢材料及其制备方法，制备出的模具钢材料，提高了现有模具钢的高洁净度、机械性能更加、蚀刻性能出色，且内含杂质更少品质更高。

该模具钢材料（简称PL90）包含如下组成成分：

进一步，模具钢材料的硬度为38~42HRC。

请如图1所示，本发明实施例的一种模具钢材料的制备方法，包含如下步骤：

S1：如图1所示，根据需要进行模具钢的组份设计，并按该组份的质量百分比收集相应的材料作为原材料，其中，模具钢的按质量百分比组份含量为：C：0.1~0.15%、Si：0.2~0.4%、Mn：1.4~1.6%、P：≤0.03%、S：≤0.005%、Cr：0.3~0.6%、Mo：0.25~0.4%、Ni：3~3.2%、V：0.1~0.2%、Cu：1~1.2%、Al：1~1.2%、其余是Fe，且残余气体含量为：H₂：≤1.5ppm、O₂：≤15ppm。

S2：如图1所示，将原材料投入电弧炉进行高温熔炼，通过电弧炉加热至1600℃以上，使原材料全部熔炼成高温钢水，经过高温钢水的氧化期和脱碳期等冶炼处理，得到高温钢水，完成钢水的主合金化。

S3：如图1所示，将高温钢水转运到钢水容器的钢包中，进行钢包精炼，得到精炼钢水。在本实施例中，钢包精炼包含：二次脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物以及合金成分微调等。

S4：如图1所示，将精炼钢水转运到真空装置中，进行抽真空除气，在真空负压原理作用下使精炼钢水中溶解的气体杂质（如氢、氧、一氧化碳等）脱离，通过底锭浇铸工艺，浇铸真空除气后的精炼钢水，使精炼钢水浇铸进不同尺寸大小的钢锭模具中，凝固后得到固态钢锭。

S5：如图1所示，将固态钢锭转运到VAR真空电弧重熔生产线中，在真空的保护环境下进行重熔后提纯，去除材料内部的多余夹杂物及气体夹杂物，再重新凝固成新的固态钢锭。在本实施例中，整个工艺过程在抽真空保护装置内部进行，即钢锭重新融化后形成的高温液态钢水不会受到常规环境中氢、氧、一氧化碳、二氧化碳等气体杂质对钢水的二次污染，同时真空环境下也可以对钢水形成一种负压状态，有助于钢液中本身所溶解的气体在进一步负压状态下的析出，故可以有效降低材料内部气体杂质含量，尤其是材料内部影响抛光等性能的氧化物及球状氧化物等夹杂物含量。解决了常规的ESR电渣重熔工艺过程由于是开放式生产环境，可能会带来高温钢水受正常空气中的各种气体杂质的污染影响的风险，以及没有进一步负压析出内部气体杂质的问题。

S6：如图1所示，将新的固态钢锭加热到预设温度（即900~1250℃），根据预设的锻造比和形状要求，进行锻造变形，得到锻造后的固态钢锭。在本实施例中，是通过自由锻造液压机进行锻造变形的，新的固态钢锭在自由锻造液压机的作用力下，经过粗锻反复镦粗拔长，达到一定的锻造比。

进一步，预设的锻造比为6以上，使得材料内部经过热变形更加充分，材料致密度更高，可以进一步消除材料内部疏松、气孔等缺陷，并且材料得到更均匀、细小的锻造组织，同时降低材料偏析及大颗粒夹杂物等缺陷。

S7：如图1所示，将锻造后的固态钢锭进行热处理，得到预处理模具钢。在本实施例中，根据不同组织及硬度需求送入热处理车间，经过整体均细化退火处理，得到均匀细小的退火球状珠光体组织；少数钢种要求达到以特定HH预硬硬度范围状态，则在退火处理后还需经过淬火加回火工艺处理，达到所要求的表面硬度。

S8：如图1所示，将预处理模具钢进行表面铣加工，得到成品模具钢。在本实施例中，由于热处理后的模具钢表面会由于前述热锻及热处理等高温工艺形成黑色氧化皮表层，要对模具钢表面进行铣加工处理，去除黑色氧化皮表层。

且本案在VAR模具钢生产工序中还会穿插各类检测，如炼钢过程中的成分控制检测、纯净度非金属夹杂物控制检测、出厂前的针对表面微裂纹的目视检测或荧光磁粉表面探伤检测、针对模具钢内部微裂纹缺陷等的超声波探伤检测，材料硬度检测以及其他要求的相关检测等。

需要说明的是，在本说明书中，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种模具钢材料，其特征在于，该模具钢材料包含如下组成成分：

2.如权利要求1所述模具钢材料，其特征在于，所述模具钢材料的硬度为38~42HRC。

3.一种权利要求1~2任一项所述的模具钢材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

根据需要进行模具钢的组份设计，并按该组份的质量百分比收集相应的材料作为原材料，其中，所述模具钢的按质量百分比组份含量为：C：0.1~0.15%、Si：0.2~0.4%、Mn：1.4~1.6%、P：≤0.03%、S：≤0.005%、Cr：0.3~0.6%、Mo：0.25~0.4%、Ni：3~3.2%、V：0.1~0.2%、Cu：1~1.2%、Al：1~1.2%、其余是Fe，且残余气体含量为：H₂：≤1.5ppm、O₂：≤15ppm；

将所述原材料投入电弧炉进行高温熔炼，得到高温钢水；

将所述高温钢水转运到钢水容器的钢包中，进行钢包精炼，得到精炼钢水；

将所述精炼钢水转运到真空装置中，进行抽真空除气，浇铸真空除气后的所述精炼钢水，凝固后得到固态钢锭；

将所述固态钢锭转运到VAR真空电弧重熔生产线中，在真空的环境下进行重熔后提纯，再重新凝固成新的固态钢锭；

将所述新的固态钢锭加热到预设温度，根据预设的锻造比和形状要求，进行锻造变形，得到锻造后的固态钢锭；

将所述锻造后的固态钢锭进行热处理，得到预处理模具钢；

将所述预处理模具钢进行表面铣加工，得到成品模具钢。

4.如权利要求3所述模具钢材料的制备方法，其特征在于，所述电弧炉的加热温度为1600℃以上。

5.如权利要求3所述模具钢材料的制备方法，其特征在于，所述钢包精炼包含：二次脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物以及合金成分微调。

6.如权利要求3所述模具钢材料的制备方法，其特征在于，所述预设温度为900~1250℃。

7.如权利要求3所述模具钢材料的制备方法，其特征在于，所述预设的锻造比为6以上。