CN109825688B - 用于p20和718塑料模具钢的热加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑料模具钢的加工领域,公开了用于P20和718塑料模具钢的热加工工艺，包括锻造，将钢坯锻造成型，在锻造的最后一个火次，控制终锻温度在800～850℃，控制压下量为15～120mm，控制进砧量为100～200mm，保证晶粒度和UT探伤；钢坯锻造成型后，将钢坯空冷至300～400℃时送入300～400℃的炉内保温3～5h，然后以30～60℃/h的速度将炉温升至600～700℃，然后保温，保温时长为T，T＝(5D/100)±2，单位为h，式中D为钢坯的有效厚度，单位mm；保温结束后将炉温升至淬火温度进行调质处理。解决的技术问题是现有技术中，模具钢的生产周期长以及生产成本高，本发明在保证了产品质量的前提下，缩短了生产周期，降低了能耗，降低了成本。

Description

用于P20和718塑料模具钢的热加工工艺
技术领域
本发明涉及塑料模具钢的加工领域，具体涉及用于P20和718塑料模具钢的热加工工艺。
背景技术
P20和718是两种重要的预硬型塑料模具钢，P20是美标牌号，对应的我国国标牌号是3Cr2Mo，718是瑞典一胜百ASSAB标准钢号，对应的我国GB标准钢号3Cr2NiMnMo，德国DIN标准材料钢号1.2738，美国AISI/SAE标准钢号P20+Ni。
由于含有Cr、Ni钢种对白点敏感性最大，因此传统工艺对此类钢种的锻后去氢热处理往往进行时间较长。
为保证模具钢内部的游离态氢充分消除以及保证模具钢内部晶粒度，传统模具钢锻后热处理为正火+去氢退火，正火的目的为
(1)使模具钢进行相变重结晶以使晶粒细化；
(2)使模具钢获得珠光体组织，充分进行扩氢。根据资料显示，氢在钢中的溶解度和扩散速度不仅与温度有关，还与钢的组织有关，氢在面心立方晶格r-Fe中的溶解度最大，在体心立方晶格a-Fe中溶解度最小，而氢在a-Fe中的扩散速度远大于氢在r-Fe中的扩散速度，因此原则上在以铁素体为基体的组织下进行扩氢退火。
(3)正火是在高温下进行(850～900℃)，不仅对设备提出高的要求，也使生产成本和生产周期大幅度提高。
由此导致，传统工艺中，含有Cr、Ni的模具钢锻后热处理时间长，热处理成本高。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明是提供了用于P20和718塑料模具钢的热加工工艺，所要解决的技术问题是现有技术中，模具钢的长生产周期以及高生产成本。
为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：
锻造，将钢锭(即钢坯)加热至相变温度以上(1200～1280℃)进行锻造成型，终锻温度一般在800℃以上，因此钢坯内部组织已经完全转变为奥氏体组织，锻造后不进行正火处理，减少了一次相变重结晶过程，为保证钢坯的晶粒度和UT探伤，在锻造的最后一个火次，控制终锻温度在800～850℃，控制压下量为15～120mm，控制进砧量为100～200mm，以保证晶粒度和UT探伤；
在锻造的最后一个火次之后将钢坯进行过冷保温，也就是将钢坯空冷至300～400℃并在此温度时送入300～400℃的炉内进行保温，保温时长3～5h，钢坯内部组织完全转变为珠光体组织；
然后以30～60℃/h的速度将炉温升至600～700℃，然后保温，保温时长为T，进行去氢处理，T按照计算式T＝(5D/100)±2设定，单位为h，式中所述D为钢坯的有效厚度，单位mm；
以上步骤结束后将炉温升至淬火温度对钢坯进行调质处理。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在保证了产品质量的前提下，缩短了生产周期，降低了能耗成本。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为传统工艺下和本发明工艺下钢坯温度变化示意图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明进行更详细的描述。
实施例一：
锻造，将钢锭(即钢坯)加热至相变温度以上(1200～1280℃)进行锻造成型，终锻温度一般在800℃以上，因此钢坯内部组织已经完全转变为奥氏体组织，锻造后不进行正火处理，减少了一次相变重结晶过程，为保证钢坯的晶粒度和UT探伤，在锻造的最后一个火次，控制终锻温度在800～850℃，控制压下量和进砧量，以保证晶粒度和UT探伤，压下量和进砧量的控制参考下表1；
表1锻造最后一个火次压下量、进砧量与钢坯厚度对照表
Figure GDA0002022922490000031
Figure GDA0002022922490000041
在锻造的最后一个火次之后将钢坯进行过冷保温，也就是将钢坯空冷至300～400℃并在此温度时送入300～400℃的炉内进行保温，保温时长3～5h，钢坯内部组织完全转变为珠光体组织；
然后以30～60℃/h的速度将炉温升至600～700℃，然后保温，保温时长为T，进行去氢处理，T按照计算式T＝(5D/100)±2设定，单位为h，式中所述D为钢坯的有效厚度，单位mm；
以上步骤结束后将炉温升至淬火温度对钢坯进行调质处理。
从多个方面对比本发明所提供的工艺方法和传统工艺方法，结果如下：
1、产品质量
(1)晶粒度：本发明工艺方法的晶粒度没有因减少一次相变重结晶过程而降低，晶粒度保证在7-8级；
(2)UT探伤：在本发明工艺方法下共计生产了3万吨模具钢，材质为P20(我国国标牌号是3Cr2Mo)和718(我国GB标准钢号3Cr2NiMnMo，德国DIN标准材料钢号1.2738)，UT探伤合格率为98.3％，传统工艺方法UT探伤合格率为94.4％。传统工艺方法UT探伤合格率记录如下表2(截取部分记录)，总记录54次，其中合格次数51；本发明方法UT探伤合格率记录如下表3(截取部分记录)，总记录657次，合格次数646。
表2传统工艺方法下模具钢UT探伤记录
Figure GDA0002022922490000051
Figure GDA0002022922490000061
表3本发明方法下模具钢UT探伤记录
Figure GDA0002022922490000062
Figure GDA0002022922490000071
(4)能耗与成本
传统工艺方法包含正火和高温回火，热处理成本：700～800元/吨；
本发明工艺方法包含过冷保温和去氢退火，热处理成本：200～300元/吨，两相对比，本发明明显降低了能耗成本。
(5)工序对比
传统工艺主要包括将钢坯锻造后正火、冷却至室温后再进行去氢退火，去氢退火后，冷却至室温再升温至淬火温度进行调质处理；本发明工艺方法包括钢坯锻造后将钢坯冷却至300～400℃过冷保温，然后升温至600～700℃进行去氢处理，然后由该温度升至淬火温度进行调质处理，两种方法下钢坯温度对比如图1所示，其中，虚线表示传统工艺，实线表示本发明工艺，两相对比，在本发明工艺方法中，钢坯始终为热态进行工序转换，降低了能耗浪费，提高了效率。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.用于P20和718塑料模具钢的热加工工艺，包括锻造，将钢坯锻造成型，其特征在于：锻造后不进行正火处理，在锻造的最后一个火次，控制终锻温度在800～850℃，控制压下量为15～120mm，控制进砧量为100～200mm，保证晶粒度和UT探伤；钢坯锻造成型后，将钢坯空冷至300～400℃时送入300～400℃的炉内保温3～5h，然后以30～60℃/h的速度将炉温升至600～700℃，然后保温，保温时长为T，所述T＝(5D/100)±2，单位为h，式中所述D为钢坯的有效厚度，单位mm；保温结束后将炉温升至淬火温度进行调质处理。
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