[发明专利]一种淬硬型易切削镜面塑料模具钢

说明书

技术领域

本发明涉及的淬硬型易切削镜面塑料模具钢涉及钢铁材料领域，尤其是高级塑料模具钢领域。

背景技术

理想的塑料模具钢最好是能兼有淬硬性、易切削性、镜面抛光性和耐蚀性特性。具备前述一种或几种特性的现有塑料模具钢分别有：

预硬化型塑料模具钢。SM3Cr2Mo(P20)和SM3Cr2NiMo(P20+Ni)是通用的预硬化塑料模具钢，预硬化硬度为28～37HRC，P20+Ni比P20有更好的淬透性和力学性能，被称为高级塑料模具钢，这两种模具钢的加工性能尚可，除少量精品钢材以外，抛光难以达到镜面效果。由于硬度偏低，耐磨性差，模具寿命不长且不耐腐蚀。

预硬化易切削塑料模具钢。4CrNiMnMoVSCa(4NiSCa)和5CrNiMnMoVSCa(5NiSCa)的预硬化硬度35～45HRC，由于添加了易切削元素S、Ca因此具备了较好的可加工性和镜面抛光性，但耐磨性还嫌不足，影响模具使用寿命，而且也不耐蚀；8Cr2MnMoVS(8Cr2S)同4NiSCa和5NiSCa相比，硬度有较大提高，预硬化硬度可达40～48HRC，是一种兼顾易切削性、耐磨性和抛光性的新钢种，但同样是耐蚀性不足。

耐蚀塑料模具钢。SM2Cr13、SM4Cr13和SM3Cr17Mo是我国纳标的三个耐蚀塑料模具钢，属于高级塑料模具钢范围，由不锈钢种经过精炼而得，钢材纯净度高，普遍具有耐蚀性和镜面抛光性，力学性能高，尤其是硬度高可达56HRC以上，但不易加工，为改善加工性能，需经过高温回火，使硬度降低至40HRC左右，因此又损失了加工表面的表面质量和抛光性。属于同类的钢种还有德国蒂森的GS-316ESR，(4Cr16Mo)，日本大同特钢的S-STAR等。

淬硬型塑料模具钢。模具钢行业内还没有专门开发的淬硬型塑料模具钢，现有的几个钢号都是由热作模具钢和冷作模具钢代替，如纳标的SM4Cr5MoSiV和SM4Cr5Mo1V1就是由热作模具钢4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1直接纳入，SMCr12Mo1V1是由冷作模具钢Cr12Mo1V1直接纳入，在冶金工艺方面要经过ESR，VAR等工艺精炼加工，这些钢种硬度可达45～60HRC，具有良好的抛光性，蚀刻性及力学性能，但高硬度下的加工性能不佳，而且材料成本高。

塑料模具钢除上述四类以外，还渗碳型和时效硬化型塑料模具钢，但与本发明所涉不属于同一类。

此外，中国专利也公开了一些此类模具钢，如中国专利CN86103713公开的“易切削高韧性塑料模具钢”、CN85100821公开的“易切削析出硬化型热作模具钢”、CN98111772.4公开的“一种微合金化塑料模具钢的制造方法”及CN200610047668.7公开的“一种耐腐蚀易切削塑料模具钢”等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼有淬硬性、易切削性、镜面抛光性和耐蚀性的新型塑料模具钢，且材料成本低。

本发明淬硬型易切削耐蚀镜面塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(wt％)：C0.30～0.70，Si≤1.0，Mn≤0.9，Cr7.0～11.5，Ni≤2.5，B0.30～0.75，Cu≤1.0，S≤0.1，P≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。优选化学成份为(wt％)：C0.30～0.46，Si≤0.7，Mn≤0.6，Cr7.0～9.0，Ni≤1.25，B0.40～0.60，Cu≤1.0，S≤0.1，P≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。进一步的优选化学成份为(wt％)：C0.30～0.46，Si≤0.7，Mn≤0.6，Cr7.0～9.0，0.5＜Ni≤1.25，B0.40～0.60，0.3＜Cu≤1.0，S≤0.1，P≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。

按合金模具钢钢号标定方法，本发明的塑料模具钢牌号为4Cr8NiBCu。

本发明塑料模具钢4Cr8NiBCu中的主要合金元素的作用如下：

碳(C)：钢中的基本组成元素，决定钢的硬度并对钢的其它力学性能起基础性作用，本发明中碳的含量设计为0.30～0.65wt％，可满足56～58HRC范围内的硬度要求。

硅(Si)、锰(Mn)：提高淬透性和力学性能。

铬(Cr)：存在于基体和硼化物中，一方面起耐蚀作用，另一方面起强化作用。

镍(Ni)：固溶于基体中，增加钢的高温变形能力，有利于锻造，此外，还增加耐蚀能力，提高韧性和塑性。

硼(B)：形成一次硼化物和大量均匀分布的二次复合硼碳化物，使钢在高硬度条件具备良好的加工切削性能和抛光性能。