CN116657034A - 一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于塑料模具钢材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法。其中一种耐腐蚀塑料模具钢，含有下述重量百分比成分：C：0.28‑0.33％，Si：0.25‑0.3％，Mn：0.3‑0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0‑13.5％，Ni：0.4‑0.45％，Cu：1.1‑1.3％，Mo：1.3‑1.5％，N：0.09‑0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。本发明通过对模具钢的成分及成分含量进行调整，提高了模具钢的耐腐蚀性，使通过模具钢制得的塑料模具的使用寿命得到了提高。

Description

一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法
技术领域
本发明属于塑料模具钢材料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法。
背景技术
随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具已向大型化和长寿命化发展，而塑料磨具由塑料模具钢制成。要实现塑料模具大型化需要使塑料磨具钢的厚度大于200mm，要实现长塑料模具长寿命化需要保证塑料模具钢的元素均匀性高、结构均匀性高和耐腐蚀等；但是现有技术中得到的塑料模具钢的耐腐蚀性、元素均匀性和结构均匀性均不高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术中的存在的技术问题，本发明提供了一种耐腐蚀塑料模具钢及制备方法，本发明通过对模具钢的成分及成分含量进行调整，提高了模具钢的耐腐蚀性，使通过模具钢制得的塑料模具的使用寿命得到了提高。
本发明包括如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种耐腐蚀塑料模具钢，所述模具钢含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，Cu：1.1-1.3％，Mo：1.3-1.5％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。
进一步地，所述模具钢的厚度为200-300mm。
本发明第二方面提供了一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，包括如下步骤：
制备电渣锭，所述电渣锭含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe；
对所述电渣锭加热、保温；
对加热、保温后的电渣锭进行锻造、拔长获得中间模具钢；
对所述中间模具钢进行退火处理获得模具钢。
进一步地，所述电渣锭的直径为650mm。
进一步地，对所述电渣锭加热、保温包括如下步骤：
电渣锭表面温度低于450℃入炉，在450±20℃保温5-7h；
按30-50℃/h加热速度升温至850℃±20℃并保温6-8h；
再按70-100℃/h加热速度升温至1250±10℃，并保温20-24h；
电渣锭随炉降温至1200±10℃。
进一步地，加热、保温后的电渣锭经过两次锻造、拔长获得模具钢。
进一步地，两次锻造、拔长包括如下步骤：
将电渣锭进行锻造镦粗，变形量为1/2-2/3H；进行FM拔方，下压量为40-50％，得到中间坯；
将中间坯回炉再烧，使中间坯的温度大于1050℃；
将温度大于1050℃的中间坯滚圆；进行锻造镦粗，下压量为1/2H；进行FM拔方得到厚度为200-300mm的中间模具钢。
进一步地，中间坯回炉再烧按1200±10℃加热2-3h。
进一步地，对所述中间模具钢进行退火处理包括如下步骤：
锻造、拔长后空冷至300℃以下；然后按40-60℃/h加热至850±10℃，保温11-15h，随炉冷却至≤300℃出炉空冷获得模具钢。
进一步地，通过冶炼、浇注和电渣重熔获得所述电渣锭。
采用上述技术方案，本发明包括如下优点：
1、本发明通过对模具钢的成分及成分含量进行调整，提高了模具钢的耐腐蚀性，使通过模具钢制得的塑料模具的使用寿命得到了提高。
2、本发明的制备方法制备的模具钢具有耐腐蚀、元素均匀性高和结构均匀性高的优点；通过该磨具钢制得的塑料模具具有使用寿命长的优点。
3、本发明的模具钢能够用于大型塑料模具的制造，且制造得到的大型塑料模具具有耐腐蚀、元素均匀性高和结构均匀性高的优点。
4、本发明的制备方法能够获得厚度大于200mm的模具钢。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3中的模具钢的心部显微组织示意图；
图2为本发明实施例3中的模具钢的边部显微组织示意图；
图3为本发明实施例4中的模具钢的心部显微组织示意图；
图4为本发明实施例4中的模具钢的边部显微组织示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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。
实施例1
本实施例提供了一种耐腐蚀塑料模具钢，所述模具钢含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。
进一步地，所述模具钢的厚度为200-300mm。
实施例2
本实施例提供了一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，包括如下步骤：制备电渣锭，所述电渣锭含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe；
对所述电渣锭加热、保温；
对加热、保温后的电渣锭进行锻造、拔长获得中间模具钢；
对所述中间模具钢进行退火处理获得模具钢。
进一步地，所述电渣锭的直径为650mm。
进一步地，对所述电渣锭加热、保温包括如下步骤：
电渣锭表面温度低于450℃入炉，在450±20℃保温5-7h；
按30-50℃/h加热速度升温至850℃±20℃并保温6-8h；
再按70-100℃/h加热速度升温至1250±10℃，并保温20-24h；
电渣锭随炉降温至1200±10℃。
进一步地，加热、保温后的电渣锭经过两次锻造、拔长获得模具钢。
进一步地，两次锻造、拔长包括如下步骤：
将电渣锭进行锻造镦粗，变形量为1/2-2/3H；进行FM拔方，下压量为40-50％，得到中间坯；
将中间坯回炉再烧，使中间坯的温度大于1050℃；
将温度大于1050℃的中间坯滚圆；进行锻造镦粗，下压量为1/2H；进行FM拔方得到厚度为200-300mm的中间模具钢。
进一步地，中间坯回炉再烧按1200±10℃加热2-3h。
进一步地，对所述中间模具钢进行退火处理包括如下步骤：
锻造、拔长后空冷至300℃以下；然后按40-60℃/h加热至850±10℃，保温11-15h，随炉冷却至≤300℃出炉空冷获得模具钢。
进一步地，通过冶炼、浇注和电渣重熔获得所述电渣锭。
基于上述方法获得的模具钢，同时具有厚度大于200mm、耐腐蚀、结构均匀性高和元素均匀性高的优点。
本发明中结构均匀性是通过控制电渣锭的大小和对电渣锭的锻造、拔长的控制实现的。同时在此基础上还能使得到的模具钢厚度大于200mm。
本发明中在制备电渣锭时进行了电渣重熔，电渣从熔不仅能够提高元素的均匀性，而且还能控制得到的电渣锭的大小。
实施例3
根据所设计模具钢的化学成分的化学成分，采用电炉+LF炉得到钢液，模铸电极棒，将电极棒电渣重熔，制得直径为Φ650电渣锭，电渣锭含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。
上述电渣锭采用特定的加热和保温工艺同时实现均匀化处理和满足锻造加热温度要求，具体工艺如下：电渣锭表面温度300℃入炉，在450℃保温5h；按30℃/h加热速度升温至850℃℃并保温6h；再按70℃/h加热速度升温至1250℃，并保温20h；随炉降温至1200℃，出炉开始锻造。
上述电渣锭出炉后，送入快锻机进行锻造，表面开锻温度1056℃，终锻温度860℃，镦粗，变形量1/2H。FM法拔方，压下量为42％，得到中间坯。
中间坯回炉再烧温度按1200℃执加热2.2h。
中间坯出炉后，先滚圆，再镦粗至1/2H，然后FM法拔长至厚度220mm，得到中间模具钢。
中间模具钢空冷至250℃以下，然后按40℃/h加热至850℃保温12h，然后随炉冷却至300℃出炉空冷，得到模具钢。
对模具钢进行取样分析显微组织，如图1所示为模具钢心部显微组织示意图，图2为模具钢边部显微组织示意图；根据该显微组织分析，可以看出模具钢的结构均匀性好。
实施例4
根据所设计模具钢的化学成分的化学成分，采用电炉+LF炉得到钢液，模铸电极棒，将电极棒电渣重熔，制得直径为Φ650电渣锭，电渣锭含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。
上述电渣锭采用特定的加热和保温工艺同时实现均匀化处理和满足锻造加热温度要求，具体工艺如下：电渣锭表面温度400℃入炉，在470℃保温5h；按50℃/h加热速度升温至870℃℃并保温8h；再按100℃/h加热速度升温至1270℃，并保温24h；随炉降温至1210℃，出炉开始锻造。
上述电渣锭出炉后，送入快锻机进行锻造，表面开锻温度1130℃，终锻温度900℃，镦粗，变形量1/2H。FM法拔方，压下量为42％，得到中间坯。
中间坯回炉再烧温度按1190℃执加热2h。
中间坯出炉后，先滚圆，再镦粗至2/3H，然后FM法拔长至厚度300mm，得到中间模具钢。
中间模具钢空冷至280℃以下，然后按60℃/h加热至860℃保温14h，然后随炉冷却至300℃出炉空冷，得到模具钢。
对模具钢进行取样分析显微组织，如图3所示为模具钢心部显微组织示意图，图4为模具钢边部显微组织示意图；根据该显微组织分析，可以看出模具钢的结构均匀性好。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀塑料模具钢，其特征在于，所述模具钢含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，Cu：1.1-1.3％，Mo：1.3-1.5％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe。
2.如权利要求1所述的一种耐腐蚀塑料模具钢，其特征在于，所述模具钢的厚度为200-300mm。
3.一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备电渣锭，所述电渣锭含有下述重量百分比成分：C：0.28-0.33％，Si：0.25-0.3％，Mn：0.3-0.35％，P：≤0.03％，S：≤0.005％，Cr：13.0-13.5％，Ni：0.4-0.45％，N：0.09-0.13％，O≤25ppm和H≤25ppm，余量为杂质和Fe；
对所述电渣锭加热、保温；
对加热、保温后的电渣锭进行锻造、拔长获得中间模具钢；
对所述中间模具钢进行退火处理获得模具钢。
4.如权利要求3所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述电渣锭的直径为650mm。
5.如权利要求4所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，对所述电渣锭加热、保温包括如下步骤：
电渣锭表面温度低于450℃入炉，在450±20℃保温5-7h；
按30-50℃/h加热速度升温至850℃±20℃并保温6-8h；
再按70-100℃/h加热速度升温至1250±10℃，并保温20-24h；
电渣锭随炉降温至1200±10℃。
6.如权利要求5所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，加热、保温后的电渣锭经过两次锻造、拔长获得模具钢。
7.如权利要求6所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，两次锻造、拔长包括如下步骤：
将电渣锭进行锻造镦粗，变形量为1/2-2/3H；进行FM拔方，下压量为40-50％，得到中间坯；
将中间坯回炉再烧，使中间坯的温度大于1050℃；
将温度大于1050℃的中间坯滚圆；进行锻造镦粗，下压量为1/2H；进行FM拔方得到厚度为200-300mm的中间模具钢。
8.如权利要求7所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，中间坯回炉再烧按1200±10℃加热2-3h。
9.如权利要求3或8所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，对所述中间模具钢进行退火处理包括如下步骤：
锻造、拔长后空冷至300℃以下；然后按40-60℃/h加热至850±10℃，保温11-15h，随炉冷却至≤300℃出炉空冷获得模具钢。
10.如权利要求3所述的一种耐腐蚀塑料模具钢的制备方法，其特征在于，通过冶炼、浇注和电渣重熔获得所述电渣锭。
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