[发明专利]一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法。

背景技术

20世纪80年代以来，我国的模具工业发展迅速，但现阶段还不能全面满足国内需求，每年中高档模具仍需大量从国外进口，原因之一就是国产模具钢在很多方面与国际先进水平还有一定差距。随着塑料制品向多样化和大型化方向发展，塑料模具用钢的质量和性能要求日益提高。塑料模具的重要失效形式为磨损失效，局部塑性变形失效和断裂失效，主要由于材料的强度、韧性及耐磨性低造成的。采用贵重合金元素含量低的低合金钢，通过优化热处理工艺，得到高性能、低成本、长寿命的模具是一种切实可行的方法。

塑料模具所使用的材料与热处理是影响其使用寿命的主要因素。由于钢中的Cr、Mo形成的碳化物能提高钢的磨损抗力，溶于α中的Cr、Mo能提高钢的热强度，而钢中的C是最强的固溶强化元素，因此，含Cr、Mo的中碳钢是塑料模具钢中应用最广泛的钢种。由于硬度均匀、加工性能及力学性能好、模具变形小，调质态预硬化塑料模具钢得到广泛应用。

双相钢在汽车工业上极具吸引力，汽车用高强度双相钢的研究较多，但双相钢在模具上的应用报道较少。利用双相钢的性能优势，提高所制模具的寿命，具有广阔的应用前景。本发明采用低合金钢，通过优化临界区热处理工艺得到理想的双相或多相组织，该发明对改善塑料模具钢的综合性能，降低模具制造成本，充分发挥材料的潜力，具有重要意义。

发明内容

本发明的技术方案如下。

本发明提供一种热处理方法制备的塑料模具钢，其各元素的质量分数为：C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中：C的质量分数为0.15－0.27%，Mo的质量分数为0.39－0.59%，Ni的质量分数为0.10－0.30%，Mn的质量分数为0.60－1.00 %，Cr的质量分数为1.40－2.00%，Si的质量分数为0.20－0.40%。

制备上述塑料模具钢的方法为：在热处理炉中加热钢至720－830℃保温10－50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100－600℃回火。该钢的硬度为30－40HRC，冲击韧性为30－80J。

其中：在热处理炉中加热温度优选755－800℃。

上述方法制备的塑料模具钢，由回火马氏体加铁素体及均匀分布的碳化物组成。钢中回火马氏体体积百分比占65－95%。碳化物颗粒平均直径在0.01－1.5μm之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1. 合金元素含量低，制备成本低廉；.多种合金成分并存，并且各种合金成分含量可控，克服了现有技术中各种合金成分和组分的缺陷，例如现有技术中没有如本申请同时具有C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S元素，也没有上述元素的含量范围。当具备上述条件时，钢的综合性能优异。

2. 钢的综合性能优异。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中塑料模具钢的化学成分如表1所示，塑料模具钢的热处理工艺如表2所示，塑料模具钢的马氏体体积分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3所示。

表1 塑料模具钢的化学成分（质量分数，%）