TWI481491B - 低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具 - Google Patents

低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具 Download PDF

Info

Publication number
TWI481491B
TWI481491B TW099118165A TW99118165A TWI481491B TW I481491 B TWI481491 B TW I481491B TW 099118165 A TW099118165 A TW 099118165A TW 99118165 A TW99118165 A TW 99118165A TW I481491 B TWI481491 B TW I481491B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
weight
template
alloy
plastic injection
steel alloy
Prior art date
Application number
TW099118165A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201111141A (en
Inventor
Kristopher D Welch
Robert J Friedrich
Eric D Henn
Michael A Guscott
Original Assignee
Edro Specialty Steels Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Edro Specialty Steels Inc filed Critical Edro Specialty Steels Inc
Publication of TW201111141A publication Critical patent/TW201111141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI481491B publication Critical patent/TWI481491B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具
本發明係關於用在塑膠射出成形模具的低碳麻田散鐵系不銹鋼、其製造方法以及使用該模具的方法。
一種用於塑膠射出的模具可包含鋼板的群組，這些鋼板可對正而產生成形表面。此種板件係由具有精確尺寸以及表面拋光的六邊形板加工而成。
在此揭露一種用於塑膠射出的模具，其包含具有高度拋光模具表面的模板，此模具表面係為了電子顯示螢幕(例如平面電視、電腦螢幕、膝上型電腦(laptops)等等)之面板與框架或者需要高度拋光模具表面之其他應用而成型。此模具係由低碳麻田散鐵系不銹鋼合金所形成，此合金以重量%計包含：約0.05到0.07%的C；約1.15到1.45%的Mn；約0到0.025%的P；約0到0.008%的S；約0.3到0.6%的Si；約12.15到12.65%的Cr；約0到0.5%的Ni；約0.45到0.65%的Cu；約0.02到0.08%的V；約0.04到0.08%的N；剩下的部分為Fe與微量的雜質。
在此亦揭露一種製造用於塑膠射出成形模具之模具的製程。此製程包含下列步驟：以不低於2800℉的溫度鑄造一鋼合金，此鋼合金包含以重量計約1.15%-1.45%的Mn、以重量計最大0.025%的P、以重量計約0.3%-0.6%的Si、以重量計約12.15%-12.65%的Cr、以重量計最大0.5%的Ni、以重量計約0.45%-0.65%的Cu、以重量計約0.02%-0.08%的V、以重量計約0.04%-0.08%的N、以重量計最大0.008%的S、以重量計約0.05%到0.07%的C以及剩下的部分為Fe與殘留雜質；在約1700-2250℉的溫度範圍內對此鋼合金進行熱加工；在具有或不具有熱處理的情況下，對此鋼合金進行熱整平並且藉由自由空氣冷卻(free air cooling)將此鋼合金冷卻至室溫，以提供具有約38到42HRC之硬度的板件；在此板件中加工一模穴；以及將此模穴表面拋光成鏡面拋光(mirror finish)。此模具表面可用以使例如電子顯示器(如平面電視、電腦螢幕、膝上型電腦等等)之面板或框架的物品成形；或使期望高度拋光表面精加工的其他物品成形。
在塑膠射出成形時，模具可用以大量生產塑膠射出成形物品。此模具一般為2個以上模板的群組。模板的製造可包含加工一具有平行主表面、平行上與下邊、以及平行左與右邊的六邊形板。為了將材料的浪費降至最低，最好從需要最少六邊加工量的板材料來製造模板。亦最好從可表現出良好拋光性(polishability)並且在大量加工之後可維持尺寸安定性(dimensional stability)的材料來製造模板。
具有一對模板以及歧管16的塑膠射出成形模具10顯示在圖1中，此對模板可用以界定模穴14。歧管16可包含澆口18或澆道20，以使歧管16可用於塑膠射出成形模具10。此模板係由低碳麻田散鐵系不銹鋼所製成。雖然顯示矩形模穴，但此模板可具有任何期望形狀的一或多個模穴。
在一較佳實施例中，此不銹鋼係供塑膠射出成形模具的製造所使用，此塑膠射出成形模具可生產例如平面電視(TVs，televisions)(舉例而言，LCD以及電漿TVs)、電腦螢幕、膝上型電腦等等之電子顯示螢幕的面板以及框架。此種面板所需要的模具尺寸在厚度方面可分佈上至200 mm，而在寬度方面可分佈上至1.5 m以上。在此所述之不銹鋼可用以形成具有已成型(shaped)之穴的模具表面，此穴可使一或多個物品(例如平面TV的面板或框架)成形。
此不銹鋼較佳係具有可提供不同特性的組成，這些特性可例如為如下所述之硬度(hardness)、延展性(ductility)、表面品質(即，良好的拋光性以及一致的表面精加工)、機械加工性(machinability)、抗腐蝕性(corrosion resistance)、高程度的尺寸安定性、熱加工性(hot workability)、及/或經時硬化性(age hardenability)。
在一實施例中，用於例如電子顯示螢幕之面板與框架的物品之塑膠射出成形的模板，係由低碳不銹鋼合金所製成，此低碳不銹鋼合金可經鑄造並加工成具有麻田散鐵系微結構的板狀，此微結構具有小於10%的肥粒鐵相(ferrite phase)以及如表1所示的化學組成。此合金較佳係由電熔爐熔融，並且進一步藉由氬氧脫碳(AOD，argon oxygen decarburization)、真空氧脫碳(VOD，vacuum oxygen decarburization)或其他適合產生低碳不銹鋼的製程來進行處理。此合金的組成較佳係調整成以提供低硫含量，以及組成範圍係明列於下面表1中，其中所有的數值皆以重量%計。
在表1中，「N/A」係指不添加，而「LAP」係指盡可能低(as low as possible)。然而，各種不同的額外元素可存在於此合金中，如表2所提出，於其中所有的數值皆以重量%計。
此合金剩下的部分為80 wt%以上的Fe以及在材料熔融期間必然包含的雜質與偶存元素(tramp element)。在分析中，每一故意包含之元素的功能如下：
碳-最大值0.07%
碳與鉻結合而析出成碳化物，以耗盡會對抗腐蝕性造成負面影響的有效鉻等級。碳等級可明顯地控制可獲得的硬度。將碳等級維持在盡可能低的級別並仍可達到設計的硬度等級，如此可在添加最小量的鉻的情況下提升並改善抗腐蝕性。0.07%以下的碳含量可提供充足的硬化性，而不降低此級別的腐蝕特性，故此被特定。較佳的碳含量約為0.06%。
錳：1.15至1.45%
錳可充當補強劑、脫氧劑並且亦可充當沃斯田鐵安定劑(austenite stabilizer)而防止肥粒鐵的形成。錳的上限設定為1.45%，以控制過量錳的脆化效果(embrittling effect)。1.15至1.45%錳的特定範圍可產生所有期望的效果，而不在此級別之特性上造成任何負面影響。
磷：最大0.025%
雖然磷可增加鋼的硬化性，但故意不添加磷。然而，磷的量可允許上至0.025%。
硫：最大0.008%
雖然硫最為廣泛地添加至鋼中以提升其機械加工性，但硫在此合金中被降至最低以改善鋼的表面特性，藉此可提供由模具表面所製成之射出成形塑膠部件的期望表面精加工。較佳地，硫係低到足以避開可由ASTM E45-05 A法所檢出的硫化物量。
鉻：12.15至12.65%
鉻可用來增強硬化性，而可使材料利用空氣冷卻而在大橫截面內輕易地轉換成期望之麻田散鐵系結構。提供12.15%的最小鉻含量，以產生在此級別的期望抗腐蝕性。增加鉻的等級會促使不良肥粒鐵相的形成，尤其係在具有低碳含量的級別。因此，鉻被控制在最小12.15%至最大12.65%的範圍。
矽：0.3至0.6%
矽可在已熔融金屬中充當主要脫氧劑，因此其係必須的。然而，增加矽的等級會引起肥粒鐵與不良熔渣的夾雜物。充足的脫氧作用會隨著以最小0.3%至最大0.6%之範圍存在的矽而發生，因此，在此合金中，矽被限制於此種含量。
銅：0.45至0.65%
銅能夠如同固體溶液般的完全溶解在基底金屬基質(base metal matrix)中。銅的存在可改善抗腐蝕性以及傳導性。此外，銅可使此合金對低溫經時處理起反應，此低溫經時處理可用以在加工之前或之後升高材料的強度等級，而不具有明顯變形或破裂的問題。低於特定值的銅等級會降低期望的效果，而較高的銅等級會引起熱工作問題。0.45至0.65%的範圍已被發現可產生期望的結果而沒有不利的效應，故因此被特定。
氮：0.04至0.08%
氮可提供此材料的抗腐蝕性，並且亦可用以安定沃斯田鐵相，以改善硬化性並且降低肥粒鐵形成的發生。在經時與回火(tempering)期間，氮傾向於形成富鉻氮化物(chromium rich nitride)顆粒。從抗腐蝕性的觀點來看，這些顆粒可降低鉻的效應。因此，氮的添加量被適度保持在0.04至0.08%的特定範圍內。
釩：0.02至0.08%
釩可形成安定的碳化物析出物，此可極有效地控制晶粒成長(grain growth)，其為產生無晶粒粗化(grain coarsening)的材料所需，此晶粒粗化會引起不可接受的低延展性。由於其具有增加肥粒鐵相之形成趨勢，且因此材料中的低碳等級，釩等級在0.02至0.08%的特定範圍係充足並且有用的。
硬度
此不銹鋼合金可被鑄造、熱加工、空氣冷卻以及經時硬化，以提供具有在約38至42HRC範圍內之Rockwell C硬度的預硬化不銹鋼。相較於必須藉由淬火(quench)與回火來進行熱處理以增加硬度而隨之損失延展性、韌性(toughness)、平坦性(flatness)以及機械加工性的鋼，此預硬化不銹鋼可在熱加工之後於空氣冷卻與經時硬化條件中提供具有期望的硬度，因此可免除例如規格化(normalizing)、淬火、回火熱處理以及平坦化(flattening)之額外處理步驟的需求。
表面精加工
最好降低或消除鋼中的硫，以改善模具表面的表面精加工，此模具表面用以使例如電子顯示螢幕(舉例而言，平面TVs)之射出成形面板或框架的物品成型。對於用在此種面板與框架的模具表面而言，最好射出成形具有黑或銀色以及高光澤精加工的面板或框架。為了達到此種精加工，模具表面必須被拋光成鏡面拋光。就其本身而言，期望將硫化物、氧化物細脈(oxide stringers)、矽酸鹽以及球狀氧化物的形成降至最低。
鋼的非金屬夾雜物含量一般可藉由使用50個視場之平均值的標準化方法ASTM E 45-05 A法來加以量測。然而，為了在鋼(待處理成具有高度拋光表面之模具部件)的每一爐次(heat)中提供期望的拋光性，非金屬夾雜物含量需謹慎地控制，以符合下列按照ASTM E45-05 A法之分級系統之表3中的限制。
對於來自所測試之任何鋼板的任一樣品而言，表3所列出的夾雜物尺寸係可被允許的最大值。任何一種大熔渣夾雜物都是特別不利的，因其會在高度拋光模具表面上產生可見孔痕(pit mark)。
在一較佳實施例中，鋼經處理而獲得具有表4所列出之最大值的夾雜物尺寸。
製造細節
模板可在一起始於材料進料之製備的處理中，由鋼合金加以形成。此材料進料可使用以上所列出並且具有特定化學組成之範圍的元素而製備。考慮到在合金鋼之生產期間因為氧化而引起的預計熔融損失的部分，此材料進料可包含額外數量的某些元素。
在其製備之後，此材料進料較佳係導入到一電熔爐內，例如用於製造鐵與非鐵金屬的習知電熔爐。此材料進料的熔融可藉由將能量供應至熔爐內部而達成。電能可經由石墨電極而供應至熔爐內部。在此材料進料熔融之後，熔融材料可藉由盛鋼桶精煉(ladle refining)進行精煉。此種盛鋼桶精煉可用以去除雜質並且使熔融材料均勻化(homogenize)。此外，盛鋼桶精煉可透過最終產品之組成方面的更佳準確性，而在最終產品的化學與物理特性上提供相當嚴格的控制。此外，盛鋼桶精煉可因為在夾雜物型態上的控制而提供相當高的潔淨度等級。例如藉由電渣再熔融(ESR，electroslag remelting)、真空電弧再熔融(vacuum arc remelting)等等的再熔融亦可用以獲得期望的潔淨度以及拋光性。
在盛鋼桶精煉處理期間，盛鋼桶可用以將熔融或已熔融材料從電熔爐運送至精煉或澆鑄(pouring)站。盛鋼桶精煉包含使用具有一加熱源的盛鋼桶，而將自電熔爐出鋼(tapped)的熔融材料加熱至精確溫度。盛鋼桶精煉步驟可提供將鋼合金之組成精煉成所期望之化學組成的機會，以使這些元素可以上述既定的範圍存在。
在盛鋼桶精煉步驟期間，可將化學品添加至熔融材料，以去除雜質。若希望的話，可添加合金元素，以增強鋼合金的機械特性。此外，盛鋼桶精煉可包含攪拌動作，其可協助使熔融材料的溫度以及組成均勻化，以達到此材料的均勻性質或特性。在盛鋼桶精煉處理中，可附加地從熔融材料去除熔渣。
熔融材料較佳係被真空脫氣，以去除氣體。在真空脫氣期間，熔融材料被配置在脫氣器真空室內，於其中熔融材料接受真空處理以降低或去除殘留在熔融材料中的一氧化碳、二氧化碳、以及氮氣。此外，真空脫氣可使氫擴散並且與熔融材料分離，俾能在已經過精加工的鋼合金中防止氫引發(hydrogen-induced)缺陷。當鋼持續循環通過脫氣器真空室時，含有氧、氫以及氮的氣體可從真空脫氣器排出，俾能改善鋼合金的機械特性。
在真空脫氣之後，可使用氬氣屏蔽將熔融材料連續鑄造(continuous cast)或底部澆鑄(bottom poured)成模具，以形成固體鑄錠(ingots)(例如5-16公噸的鑄錠)。在熔融材料的澆鑄期間，氬氣可用以擋住空氣污染物而保護熔融材料並且產生一個無氧化環境，於此環境中，熔融材料可被澆鑄成模具。連續鑄造係一種經濟的製程，其尤其可用於例如4吋厚的較輕樣板(gauge plate)以及更薄的板件。鑄造平板(cast slabs)或鑄錠之後可再加熱以熱加工成期望的形狀。熱輥軋(rolling)及/或鍛造(forging)可以1700到2250℉的初始溫度以及1560到1700℉的精加工溫度來執行。例如，鑄錠可藉由Quatro(4 high)輥軋機而被熱輥軋成具有期望厚度與寬度的板件，並且此材料可被熱輥軋成具有1525 mm寬度的90 mm或120 mm樣板。90 mm樣板可使用5：1的軋縮量(rolling reduction)來進行熱輥軋，以及120 mm樣板可使用4：1的軋縮量來進行熱輥軋，以形成一板構造，模板最後可由此板構造加以製成。
此板件較佳係在加工之後立刻被熱整平(hot leveled)，以便在此板件仍然是熱的時候進行平坦化。此板件較佳係仍在熱輥軋機或熱鍛造機上時進行熱整平。當執行熱整平時，此經過熱加工的板件較佳係維持在1500℉以上。由熱整平所產生之此材料的優異平坦性可使為了生產平坦且平行之加工表面而必須從表面去除的材料量降至最低。例如，經過熱輥軋的板件可藉由4/5整平器輥輪進行整平。
在熱整平之後，並且在抬起或移動此經過熱整平的板件之前，此板件較佳係立即藉由堅硬、水平的冷卻輥道(cooling tables)(例如鋼冷卻床)進行自由空氣冷卻至600℉以下。此板件被冷卻直到發生微結構的實質完全轉換為止。較佳地，此經過空氣冷卻的板件不在空氣冷卻步驟之後以機械方式進行平坦化。例如，此經過輥輪整平的板件可藉由位在整平器輥輪機之輸出端的輸出輥道(run out tables)進行空氣冷卻。熱整平與自由空氣冷卻的組合可生產自然平坦而無波紋或皺紋的材料。此外，熱整平與空氣冷卻可消除殘留彎曲應力的產生，此殘留彎曲應力通常與低溫整平及平坦化操作(一般用於板件產品)相關。
因為經過熱加工以及空氣冷卻而獲得的鋼會比塑膠射出成形模具的需求稍硬，所以可藉由弛力熱處理(stress relief heat treatment)或回火來調整硬度。例如，在450到650℉的低溫弛力處理能夠改善延展性而不改變經過輥軋而獲得之硬度。有利地，此種可選的回火並不需要高溫(例如規格化以及淬火)，此高溫會在金屬表面上引起大量積垢(heavy scaling)的形成。再者，回火步驟亦可減輕或去除可能因最初熱加工處理而留在材料中的殘留冷卻應力。若希望的話，鋼可接受在700到1025℉的經時處理或在1200到1300℉的過度回火(overtempering)處理。熱處理可免除高溫加熱與淬火的需求。於是處於熱加工狀態的板件可為無淬火鋼，其可在熱加工(輥軋及/或鍛造)之後進行或不進行弛力(回火)熱處理的情況下，具有約38到約42HRC的硬度。
鋼合金較佳係具有遍佈經過熱加工之板件整體的均勻硬度，此硬度不變化超過10%，此硬度更佳係不變化超過5%。例如，若期望獲得40HRC的板件，經過熱加工與回火之板件的所有部分將可具有38到42HRC的硬度，較佳係39到41HRC。此種均勻的硬度可避免在板件加工期間不利於高工具速度及/或高工具進給之使用的硬與軟點(spots)。
為了確保期望的表面品質，板件可進行目視檢查以及超音波測試以判定內部品質。假使沒有觀察到表面或內部品質的問題時，則板件可被鋸裁以去除上、下以及側邊廢料。不論板件接受或不接受經時硬化處理，板件均可被加工成模板。
參考圖1，其顯示具有與歧管16連接之配對模板12的示範塑膠射出成形模具10。吾人可在圖1中觀看到，模板12的其中每一者可包含半模穴14。當配對時，模板12可形成具有例如電子顯示器(舉例而言，平面TV)之面板或框架的期望物品之形狀的模穴。在進行塑膠物品成形的製備時，將模板12配對，並且將歧管16固定至已配對的模板12。形成在歧管16中的澆口18以及澆道20可允許已熔融塑膠被注入到模穴內。在進行模板12配對並將歧管16固定至已配對之模板12期間、以及在使用塑膠射出成形模具10期間，表面22必須一直維持平行而不翹曲。有利地，上述由鋼合金生產模板的製程可產生表現出所欲尺寸安定性的模板，以致於即使在大量材料去除之後，仍可使材料的翹曲或變形降至最低。
生產鋼合金的化學組成與方法產生的材料能夠符合超音波檢查合格標準。此種超音波檢查可用以偵測鋼合金材料之表面與表面下的瑕疵。此種瑕疵可包含破裂、皺縮、凹穴、裂紋、細孔、分層、以及孔隙。如上所述的鋼合金實質上能夠符合5/64"平底孔(flat-bottom hole)的超音波檢查合格標準。
在一示範處理體系中，合金的熱加工條件包含加熱至1700-2250℉，保持充分長的時間以「浸透」橫截面，然後進行輥軋或鍛造。當材料溫度降至1700℉時中止輥軋或鍛造。
合金板可表現出經過輥軋以及熱整平(此種熱整平為一種在輥軋機上的線上操作，其在通過此輥軋機進行最終減縮的幾分鐘內完成)處理後所獲得的平坦性。由於板件可在沒有破裂危險的情況下變冷，所以其可在抬起之前留下進行冷卻直到變硬為止(防止下垂以及彎曲)，並且可表現出優於橫跨在12呎寬之1/4"的平坦性。這些板件顯示無法抵抗熱軋整平器的整平，而能夠有效去除波紋以及漣紋。
在評估機械加工性的一試驗中，使用標準CNC程式以及板件尺寸來對全尺寸(full sized)板件進行加工，以評估軋製(milling)、囊穴形成、孔洞鑽鑿以及出鋼。此材料獲得滿意的加工並且對於標準工具而言不會存在任何問題。此外，具有115mm×115mm橫截面的測試塊被研磨、研光(lapped)以及拋光，以評估達到SP1 A2拋光修整處理的材料性能。所達到的拋光修整處理的結果係等同或比SP1 A2更佳。
進行機械測試，以判定一示範合金組成的硬度、抗張性(tensile)以及衝擊特性。此合金較佳係表現出至少115ksi的2%降伏強度(yield strength)、至少145ksi的極限抗張強度、在2吋長度上至少10%的伸長率以及在面積上至少30%的減縮。具有表1所提出之組成的板件的機械測試結果明列如下表5中。
合金的導熱性對於其預定應用係充足的。
較佳實施例僅為示例，並且無論如何不應視為限制。本發明之範圍係由隨附請求項所給予，而非上述說明；以及落入請求項之範圍的所有變化與等效設計應包含於其中。
10‧‧‧塑膠射出成形模具
12‧‧‧模板
14‧‧‧模穴
16‧‧‧歧管
18‧‧‧澆口
20‧‧‧澆道
22‧‧‧表面
圖1顯示包含一對模板的塑膠射出工具。
10．．．塑膠射出成形模具
12．．．模板
14．．．模穴
16．．．歧管
18．．．澆口
20．．．澆道
22．．．表面

Claims (22)

  1. 一種塑膠射出成形模板，具有一高度拋光模具表面，該模具表面係為了包含電子顯示螢幕之框架或面板的物品而成型，該模板係由無鉬低碳麻田散鐵系不銹鋼合金所形成，該合金以重量%計包含：約0.05到0.07%的C；約1.15到1.45%的Mn；約0到0.025%的P；約0到0.008%的S；約0.45到0.6%的Si；約12.15到12.65%的Cr；約0到0.5%的Ni；約0.45到0.65%的Cu；約0.02到0.08%的V；約0.04到0.08%的N；剩下的部分為Fe與微量的雜質，且該合金具有38至42洛氏C硬度(Rockwell C hardness,HRC)的範圍內之HRC硬度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金具有至少115ksi的2%降伏強度以及至少145ksi的極限抗張強度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金具有在2吋長度上至少10%的伸長率以及在面積上至少30%的減縮。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中硫係低到足以避開可由ASTM E45-05 A法所檢出的硫化物量，且該合金具有至少0.5%的Cu。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金具有不大於0.05%的Cb、不大於0.05%的Ti、不大於0.20%的Co、 不大於0.05%的Al、不大於0.03%的Sn、以及不大於0.15%的W。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金包含以體積計最大10%的肥粒鐵相。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金包含以重量%計上至0.010%的氧。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該模具表面具有鏡面拋光。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之塑膠射出成形模板，其中該合金係處於具有至少39HRC之硬度的經過輥軋、空氣冷卻之狀態。
  10. 一種低碳麻田散鐵系不銹鋼合金，其具有經過輥軋、空氣冷卻以及可選經時硬化而獲得的狀態，並且適合用於塑膠射出成形模板的製造，該合金不具有鉬且包含以重量計約1.15%-1.45%的Mn、以重量計最大0.025%的P、以重量計約0.45%-0.6%的Si、以重量計約12.15%-12.65%的Cr、以重量計最大0.5%的Ni、以重量計約0.45%-0.65%的Cu、以重量計約0.02%-0.08%的V、以重量計約0.04%-0.08%的N、以重量計最大0.008%的S、以重量計0.05%到0.07%的C以及剩下的部分為Fe與殘留雜質，其中該合金具有在38到42洛氏C硬度(Rockwell C hardness,HRC)之範圍內的HRC硬度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之低碳麻田散鐵系不銹鋼合金，其中該合金具有不大於0.05%的Cb、不大於0.05%的Ti、不大於0.20%的Co、不大於0.05%的Al、不大於0.03%的Sn、以及不大於0.15%的W。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之低碳麻田散鐵系不銹鋼合金，其中該合金包含至少0.5%的Cu、以體積計最大10%的肥粒鐵相，且硫係低到足以避開可由ASTM E45-05 A法所檢出的硫化物量。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之低碳麻田散鐵系不銹鋼合金，其具有至少39HRC之硬度。
  14. 一種製造申請專利範圍第1項之模板的製程，該製程包含下列步驟：以不低於2800℉的溫度鑄造不具有鉬之一鋼合金，該鋼合金包含以重量計約1.15%-1.45%的Mn、以重量計最大0.025%的P、以重量計約0.45%-0.6%的Si、以重量計約12.15%-12.65%的Cr、以重量計最大0.5%的Ni、以重量計約0.45%-0.65%的Cu、以重量計約0.02%-0.08%的V、以重量計約0.04%-0.08%的N、以重量計最大0.008%的S、以重量計約0.05%到0.07%的C以及剩下的部分為Fe與殘留雜質；在約1700-2250℉的溫度範圍內對該鋼合金進行熱加工；藉由自由空氣冷卻將該鋼合金冷卻至室溫，以提供具有38到42洛氏C硬度(Rockwell C hardness,HRC)之HRC硬度的一板件；在該板件中加工一模穴，該模穴用於一或多個物品的塑膠射出成形；及將該模穴表面拋光成鏡面拋光。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，其中對該鋼合金進行熱加工的該步驟包含對該鋼合金進行輥軋或鍛造的步驟。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，更包含在完成該輥軋或鍛造之後，對該鋼合金進行熱整平。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，更包含經時硬化該板件。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，包含：製備一材料進料；在一電熔爐中熔融該材料進料；對該熔融材料進行盛鋼桶精煉以去除雜質並且使該熔融材料均勻化；藉由真空脫氣從該熔融材料去除氣體；使用氬氣屏蔽，將該熔融材料氬氣屏蔽澆注成一模具，並且以一熱輥軋或熱鍛造機將該經過鑄造的鋼合金成型；在輥軋或鍛造之後，對該鋼合金進行熱整平；以及藉由自由空氣冷卻將該鋼合金冷卻至低於約600℉的溫度。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，更包含對該板件進行回火，以降低至少2洛氏C硬度(HRC)的HRC硬度。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之製造申請專利範圍第1項之模板的製程，其中藉由軋製該經過空氣冷卻回火的板件而將該鋼合金形成具有平行上與下表面、平行左與右表面的一板件，並且將該經過軋製的板件形成一經過修整處理的模板，該模板具有囊穴、銷及/或對正孔。
  21. 一種塑膠射出物品的形成方法，其係使用申請專利範圍第1項所述之模板，該方法包含將該模板與另一模板配對以形成一模穴，以及將已熔融塑膠注入到該模穴內。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之塑膠射出物品的形成方法，其中從該模穴射出平面電視的前框。
TW099118165A 2009-06-05 2010-06-04 低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具 TWI481491B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/478,985 US8557059B2 (en) 2009-06-05 2009-06-05 Plastic injection mold of low carbon martensitic stainless steel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201111141A TW201111141A (en) 2011-04-01
TWI481491B true TWI481491B (zh) 2015-04-21

Family

ID=43298368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099118165A TWI481491B (zh) 2009-06-05 2010-06-04 低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8557059B2 (zh)
JP (1) JP5869475B2 (zh)
DE (1) DE112010002234T5 (zh)
TW (1) TWI481491B (zh)
WO (1) WO2010141095A2 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951197B1 (fr) * 2009-10-12 2011-11-25 Snecma Homogeneisation d'aciers martensitiques inoxydables apres refusion sous laitier
GB201106072D0 (en) * 2011-04-11 2011-05-25 Reckitt Benckiser Nv Improvements in moulding containers
DE102012213511B4 (de) * 2012-07-31 2017-02-23 Aktiebolaget Skf Verfahren zum Montieren eines ersten Maschinenteils in ein zweites Maschinenteil
JP6128291B2 (ja) 2015-04-21 2017-05-17 Ｊｆｅスチール株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼
CN107937828B (zh) * 2017-12-01 2020-10-02 宝鼎科技股份有限公司 F6nm马氏体不锈钢筒体锻件及热处理方法
CN108425076A (zh) * 2018-03-16 2018-08-21 浙江恒基永昕新材料股份有限公司 一种高精度粉末冶金齿轮的加工模具及其加工方法
CN109609873A (zh) * 2019-01-07 2019-04-12 唐山凯莱新材料有限公司 耐腐蚀耐磨的铁基奥氏体合金的制备方法
JP6961121B1 (ja) 2021-06-24 2021-11-05 日本冶金工業株式会社 Ｆｅ−Ｎｉ合金およびその製造方法
CN113774289A (zh) * 2021-08-25 2021-12-10 哈尔滨工程大学 一种2700MPa级高塑韧性高耐蚀马氏体时效不锈钢及其制备方法
CN113695500A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 杭州金越晟重型机械有限公司 一种齿轮轴锻造工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069719A1 (en) * 2004-07-12 2008-03-20 Industeel Creusot Martensitic Stainless Steel for Injection Moulds and Injection Mould Frames
US20080073006A1 (en) * 2006-09-27 2008-03-27 Henn Eric D Low alloy steel plastic injection mold base plate, method of manufacture and use thereof

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3154412A (en) 1961-10-05 1964-10-27 Crucible Steel Co America Heat-resistant high-strength stainless steel
US3595643A (en) 1965-10-18 1971-07-27 Sandvikens Jernverks Ab Razor blade of a chromium containing steel
US3767390A (en) 1972-02-01 1973-10-23 Allegheny Ludlum Ind Inc Martensitic stainless steel for high temperature applications
US3933480A (en) 1972-09-18 1976-01-20 Republic Steel Corporation Method of making stainless steel having improved machinability
JPS59123745A (ja) 1982-12-29 1984-07-17 Nisshin Steel Co Ltd 耐食性合金
FR2567151B1 (fr) 1984-07-04 1986-11-21 Ugine Aciers Procede de fabrication de barres ou de fil machine en acier inoxydable martensitique et produits correspondants
US4798634A (en) 1986-02-10 1989-01-17 Al Tech Specialty Steel Corporation Corrosion resistant wrought stainless steel alloys having intermediate strength and good machinability
US4769213A (en) 1986-08-21 1988-09-06 Crucible Materials Corporation Age-hardenable stainless steel having improved machinability
US4793953A (en) 1987-10-16 1988-12-27 Galic/Maus Ventures Mold for optical thermoplastic high-pressure molding
US5110544A (en) 1989-11-29 1992-05-05 Nippon Steel Corporation Stainless steel exhibiting excellent anticorrosion property for use in engine exhaust systems
JP2879930B2 (ja) 1990-04-19 1999-04-05 日立金属株式会社 耐発錆性の優れた快削性ステンレス系金型用鋼
US5089067A (en) 1991-01-24 1992-02-18 Armco Inc. Martensitic stainless steel
SE469986B (sv) 1991-10-07 1993-10-18 Sandvik Ab Utskiljningshärdbart martensitiskt rostfritt stål
JP3230283B2 (ja) 1992-06-24 2001-11-19 大同特殊鋼株式会社 析出硬化系ステンレス鋼の鍛造加工方法
US5364588A (en) 1992-10-26 1994-11-15 A. Finkl & Sons Co. Double stabilized stainless-type steel die block
US5397379A (en) 1993-09-22 1995-03-14 Oglebay Norton Company Process and additive for the ladle refining of steel
US5447800A (en) 1993-09-27 1995-09-05 Crucible Materials Corporation Martensitic hot work tool steel die block article and method of manufacture
US5362337A (en) 1993-09-28 1994-11-08 Crs Holdings, Inc. Free-machining martensitic stainless steel
US5496421A (en) 1993-10-22 1996-03-05 Nkk Corporation High-strength martensitic stainless steel and method for making the same
US5370750A (en) 1993-11-08 1994-12-06 Crs Holdings, Inc. Corrosion resistant, martensitic steel alloy
DE69624783T2 (de) 1995-08-01 2003-09-25 Nippon Steel Corp Verfahren zum vakuumfeinen von stahlschmelze
US5744082A (en) 1996-11-19 1998-04-28 Marland Mold, Inc. Process for molding a closure cap using a pivotable mold part
US6110300A (en) 1997-04-07 2000-08-29 A. Finkl & Sons Co. Tool for glass molding operations and method of manufacture thereof
US6045633A (en) 1997-05-16 2000-04-04 Edro Engineering, Inc. Steel holder block for plastic molding
WO1999036584A1 (en) 1998-01-16 1999-07-22 Crs Holdings, Inc. Free-machining martensitic stainless steel
JPH11198148A (ja) 1998-01-19 1999-07-27 Daikyo Seiko Ltd 加硫ゴム製品製造用金型及び加硫ゴム製品の製造方法
US6181509B1 (en) 1999-04-23 2001-01-30 International Business Machines Corporation Low sulfur outgassing free machining stainless steel disk drive components
US6273973B1 (en) 1999-12-02 2001-08-14 Ati Properties, Inc. Steelmaking process
CZ297208B6 (cs) 2000-01-17 2006-10-11 Stahlwerk Ergste Westig Gmbh Ocel legovaná chrómem
TW538260B (en) 2000-04-28 2003-06-21 Sumitomo Chemical Co Method for producing light transmitting plate
GB0013092D0 (en) 2000-05-30 2000-07-19 Swift Technologies Limited Component verification system
JP3654159B2 (ja) * 2000-08-11 2005-06-02 住友金属工業株式会社 非鉄金属鋳造用工具とそのための工具鋼
JP3969035B2 (ja) * 2000-08-31 2007-08-29 Ｊｆｅスチール株式会社 耐熱性に優れた低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼板
AT409636B9 (de) * 2001-02-14 2002-12-27 Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg Stahl für kunststoffformen und verfahren zur wärmebehandlung desselben
JP3696552B2 (ja) 2001-04-12 2005-09-21 日新製鋼株式会社 加工性，冷間鍛造性に優れた軟質ステンレス鋼板
US20050079087A1 (en) 2003-10-09 2005-04-14 Henn Eric D. Steel alloy for injection molds
US20060073235A1 (en) 2004-09-03 2006-04-06 Ringer Michael D Sr Convertible injection molding system, apparatus, and method
JP2006347098A (ja) 2005-06-20 2006-12-28 Daikyo Seiko Ltd ゴム製品製造用金型およびゴム製品の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069719A1 (en) * 2004-07-12 2008-03-20 Industeel Creusot Martensitic Stainless Steel for Injection Moulds and Injection Mould Frames
US20080073006A1 (en) * 2006-09-27 2008-03-27 Henn Eric D Low alloy steel plastic injection mold base plate, method of manufacture and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
TW201111141A (en) 2011-04-01
JP2012528943A (ja) 2012-11-15
WO2010141095A2 (en) 2010-12-09
JP5869475B2 (ja) 2016-02-24
WO2010141095A3 (en) 2011-03-10
US20100308505A1 (en) 2010-12-09
US8557059B2 (en) 2013-10-15
DE112010002234T5 (de) 2012-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI481491B (zh) 低碳麻田散鐵系不銹鋼之塑膠射出成形模具
EP3505651B1 (en) Toothed rack steel plate having thickness of 177.8 mm and manufactured by continuous casting billet and manufacturing method therefor
US9200353B2 (en) Method for manufacturing an ultra-highstrength steel bar
EP3050994A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
CN105755375A (zh) 一种连铸坯生产低压缩比高性能特厚钢板及其制造方法
EP3050993A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
EP3050995A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
EP3246426A1 (en) Thick high-toughness high-strength steel sheet and method for manufacturing same
EP3050991A1 (en) Non-quenched and tempered steel and manufacturing method therefor
JP2024515134A (ja) 高温浸炭ギヤシャフト用鋼および鋼の製造方法
JP5368830B2 (ja) 機械構造用鋼およびその製造方法ならびに機械構造用部品
EP2832885A1 (en) Method for producing mold steel, mold steel, method of producing pre-hardened mold material, and pre-hardened mold material
CN108624826A (zh) 模具用钢及其制造方法
KR101286121B1 (ko) 고온 내마모성 및 기계적 강도가 우수한 열간압연용 고탄소 단조 워크롤 및 이의 제조방법
US20080073006A1 (en) Low alloy steel plastic injection mold base plate, method of manufacture and use thereof
CN105463333A (zh) 一种衬板锻造模具用钢、衬板锻造模具及其制备方法
CN107130176A (zh) 一种新型高速钢材料及其制备工艺
JP5126773B2 (ja) プラスチック成形金型用鋼材およびその製造方法
US20080178969A1 (en) Method of manufacturing plastic injection mold tooling
CN113881899A (zh) 高强韧热锻模具用钢及其制造方法
JP6354259B2 (ja) 疲労強度に優れた鋼板及びその製造方法
EP0955388B1 (en) Die casting steel and method for manufacture
JP2012219296A (ja) 摩擦圧接用機械構造用鋼および摩擦圧接部品
JP5363882B2 (ja) 冷間加工用鋼材、冷間加工用鋼材の製造方法、機械構造用部品の製造方法及び機械構造用部品
Perera Variation in yield strength and elongation of re-bars manufactured using local ingots