CN108467999B - 一种高韧性塑料模具钢及其生产方法 - Google Patents

一种高韧性塑料模具钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高韧性塑料模具钢及其生产方法，涉及塑料模具钢的生产技术领域。所述塑料模具钢包括以下质量百分比的各成分：C：0.24‑0.32％、Ni：0.64‑1.02％、Mo：0.46‑0.62％、S：0.072‑0.088％、Cr：8.17‑10.26％、Mn：1.68‑1.43％、W：0.25‑0.30％、V：0.17‑0.24％、Mg：0.026‑0.079％、Sr：0.17‑0.26％、Si：0.16‑0.21％，余量是Fe及其它杂质。所述的塑料模具钢主要经过反复熔炼锻造以及热处理后所制得。本发明克服了现有技术的不足，提高了塑料模具钢的韧性，减少了其中的杂质含量，具有稳定、耐压以及适用范围广等优点。

Description

一种高韧性塑料模具钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及塑料模具钢的生产技术领域，具体涉及一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。
背景技术
随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。
我国过去无专用的塑料模具钢，一般塑料模具用正火的45和40Cr经调质后制造，因而模具硬度低、耐磨性差，表面粗糙度值高，加工出来的塑料产品外观质量较差，而且模具使用寿命低；精密塑料模具及硬度高塑料模具采用CrWMo、Cr12MoV等合金工具钢制造，不仅机械加工性能差，而且难以加工复杂的型腔，更无法解决热处理变形问题。由此，国内对专用塑料模具用钢进行了研制，并获得了一定的进展。我国已有了自己的专用模具钢系列，目前已纳入国家标准的有两种，即3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo，纳入行业标准的已有20多种，已在生产中推广应用十多种新型塑料模具钢，初步形成了我国塑料模具用钢体系。
现如今虽然塑料模具钢的问题已有相应的进展，但是随着工业的发展，现有的塑料模具钢已经无法完全满足生产加工的需求，所以现在提高塑料模具钢性能的研发十分重要。
发明内容
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种高韧性塑料模具钢，所述塑料模具钢包括以下质量百分比的各成分：C：0.24-0.32％、Ni：0.64-1.02％、Mo：0.46-0.62％、S：0.072-0.088％、Cr：8.17-10.26％、Mn：1.68-1.43％、W：0.25-0.30％、V：0.17-0.24％、Mg：0.026-0.079％、Sr：0.17-0.26％、Si：0.16-0.21％，余量是Fe及其它杂质。
所述的高韧性塑料模具钢包括以下制作步骤：
(1)将各组分物质置于熔炼炉中，在高温条件下熔炼成钢水，后将钢水浇注成钢锭，置于电炉中调节温度至1000℃-1200℃后加入石灰石保温锻造2小时；
(2)将上述步骤(1)中保温锻造过的钢材置于真空感应炉中，在感应炉中熔炼浇注成自耗电极；
(3)将步骤(2)中的自耗电极放回电炉中重熔精炼，控制凝固，形成高品质钢锭；
(4)将步骤(3)中的高品质钢锭进行热处理得到模具钢。
其中，步骤(1)中的石灰石分少量多次加入，总加入质量为制作模具钢原材料组分的1％-3％；步骤(4)中的热处理步骤包括以下几步：
①退火：将钢锭加热至700℃均温后，在炉内以每小时15℃的温度持续降温至400℃，再于室温中冷却；
②正火：将钢锭加热至850℃，均温1小时后，置于室温中冷却；
③淬火：将正火后的钢锭加热到1100℃以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却；
④回火：将已经淬火的钢重新加热到600℃，再用以每小时20℃的温度持续降温至300℃后，置于室温中冷却完全。
本发明提供一种高韧性塑料模具钢及其生产方法，与现有技术相比优点在于：
(1)本发明塑料模具钢在锻造过程中加入石灰石能在保证锻造碱度的同时降低钢材的杂质含量。
(2)本发明塑料模具钢在热处理步骤中采用退火、正火、淬火、回火四个步骤结合使用，配以相应的温度能有效提高钢的力学性能，提高塑性和韧性，减少其中杂质的残留。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高韧性塑料模具钢，所述塑料模具钢包括以下质量百分比的各成分：C：0.24％、Ni：0.64％、Mo：0.46％、S：0.072％、Cr：8.17％、Mn：1.68％、W：0.25％、V：0.17％、Mg：0.026％、Sr：0.17％、Si：0.16％，余量是Fe及其它杂质。
所述的高韧性塑料模具钢包括以下制作步骤：
(1)将各组分物质置于熔炼炉中，在高温条件下熔炼成钢水，后将钢水浇注成钢锭，置于电炉中调节温度至1000℃-1200℃后加入石灰石保温锻造2小时；
(2)将上述步骤(1)中保温锻造过的钢材置于真空感应炉中，在感应炉中熔炼浇注成自耗电极；
(3)将步骤(2)中的自耗电极放回电炉中重熔精炼，控制凝固，形成高品质钢锭；
(4)将步骤(3)中的高品质钢锭进行热处理得到模具钢。
其中，步骤(1)中的石灰石分少量多次加入，总加入质量为制作模具钢原材料组分的1％-3％；步骤(4)中的热处理步骤包括以下几步：
①退火：将钢锭加热至700℃均温后，在炉内以每小时15℃的温度持续降温至400℃，再于室温中冷却；
②正火：将钢锭加热至850℃，均温1小时后，置于室温中冷却；
③淬火：将正火后的钢锭加热到1100℃以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却；
④回火：将已经淬火的钢重新加热到600℃，再用以每小时20℃的温度持续降温至300℃后，置于室温中冷却完全。
实施例2：
一种高韧性塑料模具钢，所述塑料模具钢包括以下质量百分比的各成分：C：0.32％、Ni：1.02％、Mo：0.62％、S：0.088％、Cr：10.26％、Mn：1.43％、W：0.30％、V：0.24％、Mg：0.079％、Sr：0.26％、Si：0.21％，余量是Fe及其它杂质。
所述的高韧性塑料模具钢包括以下制作步骤：
(1)将各组分物质置于熔炼炉中，在高温条件下熔炼成钢水，后将钢水浇注成钢锭，置于电炉中调节温度至1000℃-1200℃后加入石灰石保温锻造2小时；
(2)将上述步骤(1)中保温锻造过的钢材置于真空感应炉中，在感应炉中熔炼浇注成自耗电极；
(3)将步骤(2)中的自耗电极放回电炉中重熔精炼，控制凝固，形成高品质钢锭；
(4)将步骤(3)中的高品质钢锭进行热处理得到模具钢。
其中，步骤(1)中的石灰石分少量多次加入，总加入质量为制作模具钢原材料组分的1％-3％；步骤(4)中的热处理步骤包括以下几步：
①退火：将钢锭加热至700℃均温后，在炉内以每小时15℃的温度持续降温至400℃，再于室温中冷却；
②正火：将钢锭加热至850℃，均温1小时后，置于室温中冷却；
③淬火：将正火后的钢锭加热到1100℃以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却；
④回火：将已经淬火的钢重新加热到600℃，再用以每小时20℃的温度持续降温至300℃后，置于室温中冷却完全。
实施例3：
对上述实施例1-2所的产品分别编号为A和B，另外选取市面上普通的3Cr2Mo塑料模具钢和3Cr2MnNiMo塑料模具钢为对照组，分别进行硬度检测、拉伸检测和抗压力检测。
硬度检测：试样用粒度符合GB2477-81规定的砂布或砂纸按顺序进行研磨，研磨后的试样在自动抛光机上进行抛光，抛光参数为：时间为：1分钟：压力为：180N；转速为：350N/min。
拉伸检测：试样在室温条件下采用SANS万能试验机进行拉伸试验，夹头移动速度为0.3rnm/min，采用计算机记录仪记录了试验结果。
抗压力检测：试样在室温下，采用JB30B型冲击试验机，按照GB2106-80标准进行的，试样的厚度均为10mm。
检测结果如下表：
实验组 硬度(HRC) 拉伸强度(Mpa) 冲击功(J)
A 33.4 1157 12.4
B 34.2 1149 12.7
3Cr2Mo 34.5 1024 9.3
3Cr2MnNiMo 34.9 1037 10.7
由上表可知，本发明塑料模具钢相较于其他产品在韧性上有着较大的提高，并且具有高抗压性能。
说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种高韧性塑料模具钢，其特征在于，所述塑料模具钢包括以下质量百分比的各成分：C：0.24-0.32％、Ni：0.64-1.02％、Mo：0.46-0.62％、S：0.072-0.088％、Cr：8.17-10.26％、Mn：1.68-1.43％、W：0.25-0.30％、V：0.17-0.24％、Mg：0.026-0.079％、Sr：0.17-0.26％、Si：0.16-0.21％，余量是Fe及其它杂质，其制备方法包括以下步骤：。
(1)将各组分物质置于熔炼炉中，在高温条件下熔炼成钢水，后将钢水浇注成钢锭，置于电炉中调节温度至1000℃-1200℃后加入石灰石保温锻造2小时；
(2)将上述步骤(1)中保温锻造过的钢材置于真空感应炉中，在感应炉中熔炼浇注成自耗电极；
(3)将步骤(2)中的自耗电极放回电炉中重熔精炼，控制凝固，形成高品质钢锭；
(4)将步骤(3)中的高品质钢锭进行热处理得到模具钢，其中热处理包括①退火：将钢锭加热至700℃均温后，在炉内以每小时15℃的温度持续降温至400℃，再于室温中冷却；②正火：将钢锭加热至850℃，均温1小时后，置于室温中冷却；③淬火：将正火后的钢锭加热到1100℃以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却；④回火：将已经淬火的钢重新加热到600℃，再用以每小时20℃的温度持续降温至300℃后置于室温中冷却完全。
2.根据权利要求1所述的一种高韧性塑料模具钢及其生产方法，其特征在于：步骤(1)中的石灰石分少量多次加入，总加入质量为制作模具钢原材料组分的1-3％。
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