[发明专利]调质型加S易切削模具钢板及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调质型加S易切削模具钢板及其生产方法，属于合金钢材料制备技术领域。

背景技术

随着用户对钢板机加工性能要求的提高，要求模具钢不仅要内部质量致密、洁净，硬度的均匀性，更对钢板的切削加工性能提出了要求。硫在钢中偏析严重，恶化钢的质量，在高温下，降低钢的塑性，是一种有害元素，它以熔点较低的FeS形式存在。单独存在的FeS的熔点只有1190℃，而在钢中与铁形成共晶体的共晶温度更低，只有988℃，当钢凝固时，硫化铁析集在原生晶界处。钢1100～1200℃进行轧制时，晶界上的FeS就将熔化，大大的削弱了晶粒之间的结合力，导致钢的热脆现象，因此对硫应严加控制。研究表明，钢中加入一定含量的硫和锰，可以改善钢的被切削性能。因此在易切削钢中，硫作为有益元素加入，为防止因硫导致的脆性，应加足够的锰，使其形成熔点较高的MnS，从而改善切削加工性能。

中国专利200810141497.3公开了一种加硫易切削塑料模具钢的冶炼方法,冶炼过程中喂入硫铁线提高硫含量为0.09-0.125%，来提高钢板的易切削性能，但其硫铁线的喂入时机为DV真空处理后，未能将钢水中的硫充分均匀，易造成硫的偏析，真空处理时硫易被碱性渣吸收，控制硫含量困难。中国专利201310569068.7 公开了一种易切削塑料模具钢板的生产方法，通过冶炼过程中喂入硫线提高硫含量为0.05-0.10%，来实现提高钢板易切削性能的目的，但其热处理采用正火+回火方式，正火后的钢板组织不稳定，易造成性能不均匀，从而造成钢板厚度方向的硬度不均匀。而本专利采用调质（即淬火+回火）的热处理方式，淬火后的组织为均匀细化的组织，从而钢板有均匀的性能。

发明内容

本发明提供一种调质型加S易切削模具钢板及其生产方法，通过加入一定含量的硫和锰来改善钢的易切削性能，碳、锰固溶强化，加入少量的Cr细化晶粒，其弥散强化作用，增加钢板硬度；以及后续合理的调质热处理工艺，提高钢板整板的硬度均匀性、易切削性能、焊接性能和耐磨性能。

本发明所采取的技术方案是：

调质型加S易切削模具钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.35%-0.45%，Si：0.30%-0.50%，Mn：1.40%-1.60%，P≤0.030%，S：0.05%-0.10%，Cr：1.80%-2.0%，Mo：0.15%-0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质。

钢板的厚度≤120mm。

调质型加S易切削模具钢板的生产方法，包括下述步骤：

（1）冶炼：将含有以下重量百分比C：0.35%-0.45%，Si：0.30%-0.50%，Mn：1.40%-1.60%，P≤0.030%，S：0.05%-0.10%，Cr：1.80%-2.0%，Mo：0.15%-0.25%的钢水先经电炉冶炼，送入LF精炼炉精炼，当钢水温度达到1620℃时转入VD炉真空脱气处理，VD前加入CaSi块或Fe-Ca线；CaSi块或Fe-Ca线的加入量≥100kg/炉；

（2）连铸：采用低碳保护渣，铸坯下线堆垛24小时以上，带温清理、转连续式加热炉进行加热；

（3）加热：最高加热温度为1260℃，均热温度为1100-1200℃，总加热时间为10-20h，均热时间≥5h；

（4）轧制：加热温度1100℃～1200℃，开轧温度1050℃～1100℃，采用低速大压下的控制手段，道次压下率给定在8%～10%之间，道次之间预留2～5s的静态再结晶时间，达到成品厚度时的终轧温度保证在980℃以上，总压下率达到60%，使钢板充分再结晶；

（5）轧后水冷：钢板轧后通过ACC快冷到600℃～700℃之间，保留细化的组织快速水冷至750～850℃；

（6）热堆垛：轧后钢板采用堆垛缓冷进行去应力；

（7）热处理：热处理采用淬火+回火方式；

（8）出钢后钢板及时堆垛缓冷，48小时后拆垛，钢板慢速带温切割。

优选的，步骤（1）所述的真空脱气处理的真空度≤66.6Pa，真空保持时间≥20min。

优选的，步骤（2）所述的浇注温度为1540～1560℃。

进一步优选的，步骤（7）中淬火工艺为：炉温500～600℃装炉， 2～6小时快速升温到900±20℃（提高奥氏体的形核速率），保温3～10小时（避免高温长时加热导致奥氏体晶粒长大）；保温结束，入水快速冷却，淬火水温控制在30℃以下，辊速3m～10m/min，返红温度在100℃～200℃之间。