[发明专利]用于注射成型和注射成型框的马氏体不锈钢

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造注射成型塑料材料的模具和模具框的马氏体不锈钢。

塑料材料的注射成型需要使用由钢制成的模具和模具框，所述钢要具有能够经得起源于强注入压力的较大力的高机械强度。模具和模具框的制造涉及许多冗长的加工操作，例如碾磨或钻孔，因此需要钢具有良好的可加工性。另外，因为模具和模具框具有不仅有几何形状而且在模制方面具有冷却特性的功能，组成它们的钢必须优选具有良好的导热性，从而便于通过模具的结构由传导除去热量。最后，模具必须能够耐腐蚀，当注入的塑料材料是腐蚀性的时这可以是这些塑料材料引起的腐蚀，或者是由冷却回路中的冷却流体引起的腐蚀、或者是模具模制部分抛光空腔的气氛氧化引起的腐蚀。

为了满足所有这些需求，有人尝试使用也是不锈钢的高强度钢。这就促使去寻找马氏体型不锈钢并且更具体地说是AISI 420-440系列马氏体型不锈钢或者与那些钢可比的钢。

但是，这些马氏体不锈钢具有在0.10-0.5％或者更高的较高的碳含量，并且具有不是非常有利于耐腐蚀并且最重要地是特别不利于加工操作的缺点。另外，太高的碳含量对于可焊接性是有害的，可焊接性是对于组件是重要的性质，特别是在需要再加工的情况中通过焊接组件进行修复。

为了克服上述种种缺点，尤其是在专利US 6,358,334中已经建议了打算用于制造注射成型塑料材料的模具的马氏体不锈钢，其碳含量不超过0.08％，并且为了改善可加工性能其包含从0.06-0.3％的实际添加的硫。这种钢基本上包含12-14％的铬、0.03-0.06％的碳、1-1.6％的锰、0.25-1％的硅、0.01-0.1％的钒、0.02-0.08％的氮，还包含添加的从0.5-1.3％的铜，这将改善钢的导热性。这种钢的性质比AISI 420-440系列马氏体型不锈钢更适合制造模具或模具框组件，并且还具有大约300HB量级硬度，然而这种钢具有双重缺点。一方面，因为其热可锻性不是非常好而难以通过热轧来形成。另一方面，因为其铜含量远大于不锈钢废料的平均铜含量而不是非常容易回收。

本发明的目的是通过提出适于制造注射成型塑料材料的模具或模具框的高性能不锈钢，克服了那些缺点，所述钢既容易加工又容易焊接并且耐腐蚀性很好，其具有良好的导热性并且造成很少的制造问题，特别是很少的可锻性问题和很少的回收问题。

为此，本发明涉及由马氏体不锈钢制成的用于注射成型塑料材料的模具组件或模具框组件，所述钢的组成以重量％计包含：

0.02％≤C≤0.09％

0.025％≤N≤0.12％

其中0.05≤C+N≤0.17％

Si≤0.34％

Al≤0.080％

其中Si+23Al≥0.20％

并且Si+0.6Al≤0.25％

并且0.00025≤Al×N≤0.0020

0.55％≤Mn≤1.8％

11.5％≤Cr≤16％

任选地不超过0.48％的铜、不超过0.90％的Mo+W/2的和、不超过0.90％的镍、不超过0.090％的钒、不超过0.090％的铌、不超过0.025％的钛、任选地不超过0.25％的硫，

余量是铁和源于生产操作的杂质，所述组成满足如下条件：

6.5≤F＝(Cr+Mo)+2(Si+V+Nb)-27(C+N)-(Ni+Mn/2+Cu/3)≤13

优选地，所述马氏体不锈钢的组成满足一个或多个下面的条件：

Si+0.6Al＜0.25％

Cu≤0.4％

Al×N≥0.00050

优选地，所述马氏体不锈钢的组成满足至少一个下面的条件：

Ni≥0.10％

V≥0.015％

Mo+W/2≥0.10％

所述马氏体不锈钢的组成可以满足条件：

7.0≤F≤8.9

当寻求非常好的抛光适应性时，或者满足条件：

9.0≤F≤11.5

用于注射成型塑料材料的组件或模具框组件由淬火且回火的根据本发明的马氏体不锈钢构成。

优选地，组成所述组件的钢的结构包含小于20％的δ铁素体(ferrite)，余量为马氏体。所述钢的结构再更优选地包含小于10％的δ铁素体，余量为马氏体。

现在以非限制性的并且由实施例举例说明的方式更详细地说明本发明。

本发明以新颖且意外的方式发现在马氏体不锈钢中，通过硅含量的显著降低可以代替铜对导热性的有利作用，并且通过增加钼或氮的含量可以补偿铜对腐蚀的有利作用。