[发明专利]一种塑料模具钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料模具钢及其制造方法，具体地，涉及一种低成本、预硬化非调质和高硬度钢及其制造方法。

背景技术

依据国家产业政策及社会发展需求，开发资源节约型、有市场竞争力的替代产品是塑料模具钢的发展趋势。目前模具钢市场上预硬型塑料模具钢品种都含有贵重金属Mo(0.30～0.50%)，这些是造成其生产成本偏高的主要原因。因此急需开发出一种满足高硬度要求的资源节约型塑料模具钢，降低塑料模具钢生产成本。

发明内容

本发明旨在提供一种塑料模具钢及其制造方法，所得模具钢板具有稳定的马氏体+贝氏体组织，具有低成本、预硬化非调质和高硬度钢的特点，能够用于制造塑料模具。

本发明的技术方案是在不添加贵重合金元素Mo含量并通过在线控轧控冷实现预硬化的塑模钢中厚板品种，钢板通过在线控轧控冷，使预硬化后硬度达到280～350HB。

本发明提供了一种塑料模具钢，包括以下重量百分比的原料：C：0.30-0.50%；Si：0.30-0.60%；Mn：1.40-1.80%；P≤0.030%；S≤0.015%；Cr：1.00-2.00%；V：0.10-0.20；Cu≤0.25；Cu+Ni≤0.55；Al：0.02-0.05%；Ti：0.01-0.03%；B：0.001-0.0025%，其余为不可避免的杂质和Fe。

本发明利用低成本的微量铝、钛、硼而代替贵重金属钼，不添加贵重合金元素Mo，通过在线控轧控冷成功实现钢板的预硬化处理。

通过控制钢中Al、Ti、B的有效成分以保证钢的淬透性，以及采用合理的控轧控冷工艺以确保钢的高硬度。微量的B元素固溶入奥氏体之中，可显著地抑制多边形铁素体在奥氏体晶界上形核，从而提高钢的淬透性。然而，B和N、O有很强的亲和力，如果B是以氧化物和氮化物的形式存在，便丧失了抑制铁素体晶界形核的作用，故一般在加B前先加入适量的A1脱氧，再加适量的Ti固N，以避免形成B的氮、氧化合物，确保B固溶于奥氏体中。

硬度是模具钢的主要技术指标，表面磨损是模具的主要失效形式之一，模具在高应力的作用下欲保持其形状尺寸不变，必须具有足够高的硬度，以保证模具的耐磨性及其寿命。当材料经过热加工、预硬化、回火后，硬度达到280～350HB；达到模具行业对材料的高硬度要求。

本发明提供了上述塑料模具钢的制造方法，经1000-1200℃粗轧、900-950℃精轧后，通过控制冷却并经回火处理，得到贝氏体和马氏体的混合组织，得到所述的塑料模具钢，硬度达280～350HB。

上述塑料模具钢的制造方法，包括以下步骤：

（1）冶炼

采用铁水经EBT-EAV（电炉））+LF（精炼）+VD（真空脱气）+连铸，钢锭的主要成分（重量百分数）为：

C：0.30-0.50%；Si：0.30-0.60%；Mn：1.40-1.80%；P≤0.030%；S≤0.015%；Cr：1.00-2.00%；V：0.10-0.20；Cu≤0.25；Cu+Ni≤0.55；Al：0.02-0.05%；Ti：0.01-0.03%；B：0.001-0.0025%，其余为不可避免的杂质和Fe。

（2）加热：连铸坯预热温度≤900℃，均热温度：1230±20℃；加热速度：8~10mm/10min；保温5小时以上；

（3）轧制：采用大压下量（最大压下量为20mm）轧制，粗轧温度为1100-1200℃，精轧温度为900-950℃，终轧温度为830~880℃；

（4）控冷：不同厚度规格钢板通过控制冷却，铸坯厚度d规格为20≤d<50mm，冷却方式采用空冷，在450~490℃时堆垛进行罩式缓冷；厚度d规格为50≤d≤80mm，冷却方式采用喷水雾强冷，在350～400℃时堆垛进行罩式缓冷；缓冷46～52小时，得到硬度为380～400HB的预硬态中厚板；

（5）回火：用常化炉或罩式炉回火，要求升温速度35℃/h，在530－580℃保温8－10小时；得到硬度为280～350HB的预硬态中厚板。

上述制造方法中，所述轧制过程中，初轧机变形量为70～80%，四辊终轧机变总形量为30～20%。

上述制造方法中，所述控冷过程中，厚度为20≤d<50mm钢板冷却速度为10-15℃/min；厚度为50≤d≤80mm钢板冷却速度为15-20℃/min。