[发明专利]一种预硬塑胶模具钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种预硬塑胶模具钢，属于金属材料领域。

背景技术

3Cr2MnMo塑胶模具钢（P20）标准GB/T1299-2000中C：0.28~0.40%；Si：0.20~0.80%；Mn：0.60~1.00%：Cr：1.40~2.00%；Mo：0.30~0.55%；P：≤0.030%；S≤0.030%。现有3Cr2MnMo塑胶模具钢的铸态组织多为粗片状F、P及少许M组织，经X射线衍射仪测试F占86.5%，Fe3C占10.5%，Cr7C3、Cr23C6占2.8%，余下M2C占0.20%。在热加工及热处理过程中Fe3C、Cr23C6、Cr7C3碳化物陆续固溶到基体中，起不到钉扎效应，M2C→M6C+MC虽具有一定钉扎效应，但微量无法阻止预硬型模具钢出现粗片状铁素体、索氏体及晶粒粗化现象，导致大截面材淬透性差、硬度不均匀等质量问题。此外，3Cr2MnMo(P20)大截面材的纯洁度变差，通常A、B、C、D粗系、细系夹杂物多波动在1.0~2.5级，导致抛光性能不稳定，模具表面光洁度忽高忽低。综上所述因素阻碍了该钢的应用与发展。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种通过调整Mn、Ni，添加微量成核剂（强碳化物形成元素）Nb来提高钢的淬透性，改进硬度不均匀性的一种预硬塑胶模具钢。

本发明一种预硬塑胶模具钢的技术方案是：其特征在于所述的3Cr2MnMo模具钢(P20国家标准)将Mn由0.60~1.00%调至1.30~1.60%，Ni规定在0.10~0.30%，并添加微量成核剂元素Nb 0.05~0.10%，所述模具钢严格控制P≤0.015%、S≤0.003%，并经多向性形变后再经精细化加预硬化处理。

本发明一种预硬塑胶模具钢，所述的模具钢质量百分比：

C：0.20%~0.40%；

Si：0.20~0.80%；

Mn：1.30~1.60%；

P：≤0.015%；

S：≤0.003%；

Cr：1.80~2.10%；

Mo：0.30~0.55%；

Ni：0.10~0.30%；

Nb：0.05~0.10%；

Cu：≤0.25%；

N：≤0.006%（≤60PPM）；

Fe：余量；

所述的模具钢采用多向性形变热加工工艺（工序）和精细化加预硬化热处理工艺（工序）。

本发明通过调整Mn、Ni，添加微量成核剂（强碳化物形成元素）Nb来提高钢的淬透性，改进硬度不均匀性，具体方案如下：Mn由0.60~1.00%调至1.30~1.60%，Ni规定在0.10~0.30%，并添加微量成核剂（强碳化物形成元素）0.05~0.10%Nb，钢的铸态组织除了形成Fe3C、Cr23C6、Cr7C3碳化物、微量M2C碳化物外，又增加了NbC、NbN合金相，经X射线衍射仪测定F由86.50%降至85.50%，Fe3C由10.50%降至9.80%，Cr23C6、Cr7C3由2.8%降至2.5%，M2C保持0.2%，Ni3Al金属间化合物为0.11%，此外，又增加了1.89%NbC、NbN强碳化物、氮化物合金相。由于NbC、NbN合金相的存在，不但细化了铸态组织，而且在加热过程中，由于强碳化物、氮化物的钉扎作用，不但细化了锻轧态显微组织，而且提高了钢材的淬透性和硬度的均匀性。此外，由于Ni3Al金属间化合物在回火过程中时效强化作用，进一步提高了钢材的淬透性和硬度的均匀性。

本发明除了调整Mn、Ni含量、添加强碳化物形成元素Nb外，又在降低钢中夹杂物、提高钢的纯洁度方面进行了技术改进，具体方案如下：3Cr2MnMo原技术标准（P20国标）中P≤0.030%、S≤0.030%，金相检验成品材钢的纯洁度较差，通常：A、B、C、D粗系、细系夹杂物时常波动在1.0~2.5级，尤其硫化物（A）、氧化物（B）粗系、细系夹杂物时常波动在1.5~2.5级，严重影响钢的抛光性能、降低模具表面光洁度。改进后的3Cr2MnMo企业技术标准P≤0.015%、S≤0.003%，合金检验成品材钢的纯洁度明显提高。通常，A、B、C、D粗系、细系夹杂物均在0.5~1.0级，尤其硫化物（A）、氧化物（B）粗系、细系夹杂物时均在0~0.5级。不但提高了钢的抛光性能和模具光洁度，而且也提高了模具耐蚀性能。