[发明专利]一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法

说明书

本发明涉及一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法，所述模具钢包含下述质量分数的化学成分：C：0.35～0.45%、Si：0.30～0.50%、Mn：1.00～1.50%、P≤0.015%、S≤0.005%、Cr：1.50～2.00%、Al：0.020～0.045%、Zr：0.010～0.050%、B：0.0010～0.0020%，余量为Fe及不可避免的杂质，同时上述化学成分还必须满足公式：B=0.00238－0.04026Al＋0.0149Zr；本发明是在不添加贵重金属元素如Ni、Mo的前提下，通过限定Al、Zr与B含量之间的关系，使B在钢中以单质形式存在，从而有效地发挥提高钢的淬透性的作用；再通过轧后堆垛冷却加回火的工艺，低成本地生产塑料模具钢；本发明塑料模具钢洛氏硬度HRC28~33，最大截面硬度差≤3HRC，组织稳定，沿截面的硬度分布均匀，适合制作对尺寸精度和表面粗糙度要求严格且型腔复杂的塑料模具。

技术领域

本发明涉及模具钢制造技术领域，具体涉及一种锆处理的经济型塑料模具钢及其生产方法。

背景技术

美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的原动力”，德国给模具工业冠之以“金属加工业中的帝王”称号，欧盟一些国家称“模具就是黄金”，中国模具权威称“模具是印钞机”，可见模具工业在经济发展中所具有的重要地位，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗器械、电子通信、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业领域必不可少的工艺装备。

模具属于边缘科学，它涉及机械设计制造、塑性加工、铸造、金属材料及其热处理、金属物理、凝固理论、粉末冶金、高分子材料、塑料、橡胶、玻璃等诸多学科、领域和行业，其加工过程一般分为基本成型、热处理和表面处理。对所有的模具用钢材行业而言，塑料模具钢占整个模具钢份额的70%以上，成为市场热点。塑料模具的型腔复杂、尺寸精度和表面粗糙度等要求严格，而且正在向大型化、精密化发展；而模具型腔是从表面向内凹陷，模具的工作面实际上是钢板的厚度截面，因而要求模具钢板截面方向具有均匀的硬度，具备优异的切削加工性、镜面抛磨性、花纹蚀刻性，并且耐磨性、电火花加工性、焊接性、耐塑料制品腐蚀性等基本性能均应良好，这些性能要求的冶金学实质就是塑料模具钢淬透性要高，沿厚度截面方向组织要均匀。

微合金元素Nb、V、Ti能细晶强化硬化钢材，Ti还有变质夹杂物以提高钢质纯净度的作用，从而得到均匀的组织和性能；微量的B能强烈提高钢的淬透性，但前提是B在钢中以单质形式存在，不得形成BN而降低B的作用。现有技术中有一些关于低成本塑料模具钢中添加微合金元素的报道。

申请号CN201410231378.2的中国发明专利申请公开了“一种低成本无Mo塑料模具钢钢板及其生产工艺”，采用0.36~0.42%C、0.26~0.34%Si、0.55~0.59%Mn、1.25~1.55%Cr、0~0.015%Nb、 0.0015~0.0025%B，还对Cr/Mn比值及Si+Cr+Mn范围作出了限定，热轧后采用在线淬火+回火热处理，得到了马氏体、马氏体+贝氏体等组织，钢材的性能达到了HRC28～34。该申请对Cr/Mn比值及Si+Cr+Mn范围作出限定，增加了生产控制难度，降低了合格率；添加贵重元素Nb，增加了生产成本；采用在线淬火工艺，增加了高碳含量钢板开裂的风险；对B在钢中的作用描述得不够清楚。