CN107587075B - 低成本塑料模具钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本塑料模具钢及其生产方法,该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.35~0.45%、Si:0.20~0.40%、Mn:1.65~1.85%、P≤0.010%、S≤0.008%、Als:0.025~0.040%、Cr:0.60~0.80%,其余为Fe和不可避免杂质。本发明的低成本塑料模具钢采用正火处理和回火处理工艺,使得同一钢板上硬度性能稳定均匀,HRC达到28~33,生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及钢板及其生产方法,具体地指一种低成本塑料模具钢及其生产方法。
背景技术
随着全球经济一体化的深入,模具工业在国民经济中所发挥的作用越来越明显,机械、电子、汽车、轻工、建材和国防工业等的发展,均要求模具工业的发展与之相适应。模具工业已成为国家新技术产业化的重要组成部分;模具技术水平的高低与产品的质量、效益和新品种的开发能力有着密切关系,是衡量一个国家工业水平高低的重要指标之一。模具钢是模具工业的重要技术和物质基础,其品种、规格、性能、质量对模具的性能、使用寿命、制造周期及工业产品向高级化、多样化、个性化、附加值化等有重要意义。
现有技术中有关于塑料模具钢有一些报道,公布号为CN103710625A的中国发明专利公开了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法,该发明生产出钢板硬度达到28~32HRC,但是该钢中加入了贵重金属Mo元素,合金成本高。授权公告号为CN102899571B的中国发明专利公开了一种预硬型塑料模具钢及其生产方法,该发明采用热轧+回火工艺,生产钢板硬度水平在30~40HRC,但是该钢采用模具浇注生产,成材率低。授权公告号为CN103334062B的中国发明专利公开了一种析出硬化塑料模具钢及其加工工艺,该发明钢生产采用电渣冶炼,生产成本极高。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种低成本塑料模具钢及其生产方法,该生产方法所得钢板性价比高,而且具有良好的力学性能,满足塑料模具行业的特殊化需求。
为实现上述目的,本发明所提供的一种低成本塑料模具钢,该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.35~0.45%%、Si:0.20~0.40%、Mn:1.65~1.85%、P≤0.010%、S≤0.008%、Als:0.025~0.040%、Cr:0.60~0.80%,其余为Fe和不可避免杂质。
优选地,所述的低成本塑料模具钢,该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.41~0.45%、Si:0.2~0.29%、Mn:1.65~1.75%、P≤0.009%、S≤0.008%、Als:0.035~0.040%、Cr:0.73~0.80%,其余为Fe和不可避免杂质。
最佳地,所述的低成本塑料模具钢,该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.425~0.45%、Si:0.2~0.26%、Mn:1.65~1.72%、P≤0.009%、S≤0.008%、Als:0.037~0.040%、Cr:0.75~0.80%,其余为Fe和不可避免杂质。
进一步地,该钢板的化学成分中,C+Mn+Cr-Cr/C-C/Cr=0.50~0.56%。
优选地,该钢板的化学成分中,C+Mn+Cr-Cr/C-C/Cr=0.55~0.56%。
本发明还提供一种低成本塑料模具钢的生产方法,包括脱硫预处理、RH真空处理、连铸、铸坯加热、热轧、冷却、正火处理、回火处理的步骤,其特征在于:所述RH真空处理步骤中,RH循环处理时间为20~30min;所述铸坯加热步骤中,加热的温度为1230~1260℃。
进一步地,所述热轧步骤中,粗轧阶段的开轧温度≥1050℃;精轧阶段的终轧温度≥900℃。
再进一步地,所述正火处理步骤中,正火温度为840~860℃,正火保温时间T1=n×(1.2~1.5),其中,T1:正火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm。
更进一步地,所述回火处理步骤中,回火温度为500~580℃,回火保温时间T2=n×(1.8~2.0),其中,T2:回火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm。
本发明中各元素的作用:
C是提高钢材硬度和淬透性的重要元素,随着碳含量的增加,钢的硬度随之提高。当C含量低于0.35%时,硬度性能达不到要求,若C含量高于0.45%时,钢板硬度超标。因此,本发明C选择在0.35~0.45%%。
Si是炼钢脱氧的必要元素,以固溶强化形式提高钢的强度,当Si含量低于0.20%时,强度性能偏低,当Si含量高于0.40%时,钢的韧性下降。因此,本发明Si选择在0.20~0.4%。
Mn是重要的强韧化元素,能显著提高淬透性。Mn含量低于1.15%时,强度和硬度难以满足要求,当Mn含量高于1.65%时,钢中偏析会较明显。因此,本发明Mn选择在1.15~1.65%。
P、S是钢中难以避免的有害杂质元素。高P会导致偏析,影响钢组织均匀性,降低钢的塑性;S易形成硫化物夹杂对低温韧性不利,且会造成性能的各向异性,同时严重影响钢的应变时效。因此,应严格限制钢中的P、S含量,本发明P控制在≤0.01%,S控制在≤0.008%%。
Als通常作为钢中的脱氧剂。但Als含量低于0.025%时,脱氧不充分,当Als含量高于0.040%时,氧化铝夹杂物增加,降低钢的洁净度。Als还能起到细化晶粒作用,因此,本发明Als选择在0.025~0.04%。
Cr能高钢的强度,提高钢的淬透性。当Cr含量低于0.60%时,钢板强度和硬度性能均达不到要求,当Cr含量高于0.80%时,钢板强度和硬度超标。因此,本发明Cr选择在0.60~0.8%。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
其一,本发明的低成本塑料模具钢中减少了Cr的加入量同时不使用贵重金属Mo,减少了生产成本,而且生产钢板过程中采用正火+回火工艺使得HRC仍可以保持在28~33,硬度均匀稳定,可广泛应用于塑料模具生产。
其二,本发明的RH真空处理中RH循环时间不少于20min,这样有利于保证发明钢具有较好的冶金质量。
其三,本发明的铸坯加热处理中将铸坯加热到1230~1260℃,这样有益于Cr等合金更好地固溶。
其四,本发明的正火工艺中钢板正火温度为840~860℃,保温时间为板厚×(1.2~1.5)min/mm,这样能够保证钢板能够预硬化,且具有较好的均匀性。
其五,本发明的回火工艺中钢板回火温度为500~580℃,保温时间为板厚×(1.8~2.0)min/mm,这样能够使预硬化的钢板硬度下降,且保证钢板心部和表面硬度值差异化小。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:一种低成本塑料模具钢的生产方法,包括如下步骤:
1)脱硫预处理:采用铁水脱硫技术,转炉顶底吹炼,并控制[S]≤0.001%,渣层厚度≤50mm,避免炉渣带入转炉,且在氧化气氛下回硫。
2)RH真空处理:循环处理时间25min;
3)连铸:采用长水口保护浇铸且Ar封;
4)铸坯加热:加热温度为1235℃,加热速率8~11min/cm,进行高压除磷;
5)热轧:粗轧阶段控制其开轧温度≥1050℃;精轧阶段控制其终轧温度≥900℃;
6)冷却:自然冷却到室温;
7)正火处理:正火温度为855℃,正火保温时间T1=n×(1.2~1.5),其中,T1:正火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm;
8)回火处理:回火温度为562℃,回火保温时间T2=n×(1.8~2.0),其中,T2:回火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm。
通过上述生产方法,可得到化学成分满足:C:0.35%、Si:0.4%、Mn:1.85%、P:0.008%、S:0.007%、Als:0.025%、Cr:0.6%的合格钢坯,满足C+Mn+Cr-Cr/C-C/Cr=0.5%。
实施例2~8和对比例1~2:
实施过程除以下不同外,其余均同实施例1,表1为本发明各实施例与比较例的化学成分,表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数,表3为本发明各实施例及对比例的硬度性能对比。
表1本发明各实施例与比较例的化学成分(wt%)
表2本发明各实施例及对比例的主要工艺参数
表3本发明各实施例及对比例的硬度性能对比
由表3的HRC硬度试验结果可知,与对比钢对比发现,本发明实施例1~8钢硬度值及硬度均匀性均优于对比例1和对比例2的钢。具体而言,对比例1和对比例2的HRC在23.4~27.9,且同一钢板头中尾三部分硬度最大相差分别为4.5HRC和3.2HRC,而本发明钢在0.6HRC以内。本发明钢采用正火+回火工艺,同一钢板上硬度性能稳定均匀,HRC在28~33,可广泛应用于塑料模具生产。
上述实施案例只为说明本发明的技术方案及特点,其目的在于更好的让熟悉该技术的人士予以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,均在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低成本塑料模具钢,其特征在于:该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.41~0.45%、Si:0.2~0.29%、Mn:1.65~1.75%、P≤0.009%、S≤0.008%、Als:0.035~0.040%、Cr:0.73~0.80%;该钢板的化学成分中,C+Mn+Cr-Cr/C-C/Cr=0.50~0.56%。
2.根据权利要求1所述的低成本塑料模具钢,其特征在于:该钢板中化学成分及其重量百分含量为:C:0.425~0.45%、Si:0.2~0.26%、Mn:1.65~1.72%、P≤0.009%、S≤0.008%、Als:0.037~0.040%、Cr:0.75~0.80%,其余为Fe和不可避免杂质。
3.根据权利要求2所述的低成本塑料模具钢,其特征在于:该钢板的化学成分中,C+Mn+Cr-Cr/C-C/Cr=0.55~0.56%。
4.一种权利要求1或2或3所述的低成本塑料模具钢的生产方法,包括脱硫预处理、RH真空处理、连铸、铸坯加热、热轧、冷却、正火处理、回火处理的步骤,其特征在于:所述RH真空处理步骤中,RH循环处理时间为20~30min;所述铸坯加热步骤中,加热的温度为1230~1260℃。
5.根据权利要求4所述的低成本塑料模具钢的生产方法,其特征在于:所述热轧步骤中,粗轧阶段的开轧温度≥1050℃;精轧阶段的终轧温度≥900℃。
6.根据权利要求5所述的低成本塑料模具钢的生产方法,其特征在于:所述正火处理步骤中,正火温度为840~860℃,正火保温时间T1=n×(1.2~1.5),其中,T1:正火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm。
7.根据权利要求5所述的低成本塑料模具钢的生产方法,其特征在于:所述回火处理步骤中,回火温度为500~580℃,回火保温时间T2=n×(1.8~2.0),其中,T2:回火保温时间,单位min;n:板厚,单位mm。
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