本發明涉及模具鋼板技術領域，具體是一種塑料模具鋼板及其加工方法。

　　背景技術：

　　模具是工業產品批量生產的基礎工藝裝備，機械制造工業零件粗加工的70％，精加工的5％都需要模具來完成。塑料模具鋼是重要的模具材料，廣泛應用于家用電器、電子及通訊設備、塑料制品、汽車摩托車等各類行業。模具鋼通常可以分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼三大類產品。熱沖壓模具鋼屬于熱作模具鋼類，主要用于獲得超高強度沖壓件，是近三十年使用量急劇上升和消耗最大的模具鋼之一，它的工況條件復雜。

　　我國過去無專用的塑料模具鋼，一般塑料模具用正火的45鋼和40cr鋼經調質后制造，因而模具硬度低、耐磨性差，表面粗糙度值高，加工出來的塑料產品外觀質量較差，而且模具使用壽命低；精密塑料模具及硬度高的塑料模具采用crwmo、cr12mov等合金工具鋼制造，不僅機械加工性能差，而且難以加工復雜的型腔，更無法解決熱處理變形問題。由此，國內對專用塑料模具用鋼進行了研制，并獲得了一定的進展。我國已有了自己的專用模具鋼系列，目前已納入國家標準的有兩種，即3cr2mo和3cr2mnnimo，納入行業標準的已有20多種，已在生產中推廣應用十多種新型塑料模具鋼，初步形成了我國塑料模具用鋼體系。目前市場上常用的塑料模具鋼板難以滿足較高的導熱率、熱強度、耐磨損、沖擊韌性、淬透性和熱穩定性和抗冷熱疲勞性能等要求。

　　以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

　　技術實現要素：

　　本發明針對現有塑料模具鋼板存在的不足，提供一種塑料模具鋼板及其加工方法。該模具鋼板通過對配方進行優化后，再結合火焰噴涂和激光重熔處理，不僅使得模具具有優異的力學性能，還能顯著提高模具鋼板的抗磨損性、抗疲勞性及高溫抗氧化性。

　　為了實現以上目的，本發明采用的技術方案如下：

　　一種塑料模具鋼板，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：c：0.35～0.45%；si：0.35～0.50%；mn：0.80～1.2%；mo：0.45～0.75%；,cr0.35-0.45%；v：0.45～0.7%；bi0.05～0.15%；co0.15～0.25%；w0.05～0.15%；er：0.15～0.25%；y：0.05～0.15%；余量fe。

　　本發明所述塑料模具鋼板的加工方法，包括如下步驟：

　　（1）按照上述比例稱取c、si、mn、mo、cr、v、bi、fe原料，放入電弧爐內熔煉，精煉后再真空條件下澆注鋼錠，鋼錠冷卻后以820-850℃進行退火去應力處理，制得電極坯；

　　（2）將電極坯置于電渣重熔在惰性氣體保護下置于電渣重熔爐中進行電渣重熔處理得電渣錠；再將電渣錠820-850℃進行退火處理；

　　（3）將電渣錠放入高頻感應熔煉爐中，加熱至1250-1350℃，保溫5-8h后冷卻至1000-1050℃后進行多向鍛造加工，鍛制成模塊，之后將鍛件以820-850℃進行完全退火處理；

　　（4）對鍛件加熱至材料的固溶溫度1050-1150℃，保溫200-300分鐘；之后將鍛件緩冷至約850-870℃進行球化退火處理；

　　（5）將co、w、er和y加入球磨機球磨，得復合粉末；然后采用火焰噴涂在鍛件表面噴涂復合粉末，噴涂完成后再通過激光重熔處理，即加工得塑料模具鋼板。

　　優選的，所述球磨處理是在球料比為5:1，轉速為150-300r/min下球磨30-60min。

　　優選的，所述激光重熔是在激光功率為400～600w，掃描速度v為100-200mm/min，光斑直徑d為1.5～3mm，保護氣流l為10～20l/min下激光重熔。

　　優選的，所述火焰噴涂是在壓力為0.6-0.8mpa、距離為30-50mm、氧氣壓力為1.25-1.35mpa、噴槍移動速度為20-30mm/s進行。

　　優選的，所述鍛件進行火焰噴涂之前先用用砂紙打磨至光滑，用丙酮進行超聲清洗。

　　優選的，所述激光重熔為二次或三次重熔。

　　與現有技術相比，本發明的優點及有益效果為：

　　1、本發明通過在模具鋼板材料中加入bi、co、w、er和y等元素，且經過調整各化學原料的配比，制得的模具具有高強度、高熱導率、耐沖擊、熱穩定性好、耐磨損性能好、抗冷熱疲勞性能等性能。

　　2、本發明模具鋼板的加工方法還經過火焰噴涂和激光重熔處理，在模具鋼板表面噴涂co、w、er和y，顯著鋼板的抗冷熱疲勞性、耐磨損性和熱穩定性，市場前景廣闊。

　　具體實施方式

　　下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。

　　實施例1

　　一種塑料模具鋼板，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：c：0.42%；si：0.35%；mn：1.00%；mo：0.65%；cr0.42%；v：0.65%；bi0.12%；co0.20%；w0.10%；er：0.23%；y：0.09%；余量fe。

　　所述塑料模具鋼板的加工方法，包括如下步驟：

　　（1）按照上述比例稱取c、si、mn、mo、cr、v、bi、fe原料，放入電弧爐內熔煉，精煉后再真空條件下澆注鋼錠，鋼錠冷卻后以830℃進行退火去應力處理，制得電極坯；

　　（2）將電極坯置于電渣重熔在惰性氣體保護下置于電渣重熔爐中進行電渣重熔處理得電渣錠；再將電渣錠830℃進行退火處理；

　　（3）將電渣錠放入高頻感應熔煉爐中，加熱至1300℃，保溫6h后冷卻至1080℃后進行多向鍛造加工，鍛制成模塊，之后將鍛件以850℃進行完全退火處理；

　　（4）對鍛件加熱至材料的固溶溫度1100℃，保溫300分鐘；之后將鍛件緩冷至約850℃進行球化退火處理；

　　（5）將co、w、er和y加入球磨機在球料比為5:1，轉速為300r/min下球磨60min，得復合粉末；然后采用火焰噴涂在鍛件表面噴涂復合粉末，噴涂完成后再通過激光重熔處理，即加工得塑料模具鋼板。所述火焰噴涂是在壓力為0.6mpa、距離為30mm、氧氣壓力為1.30mpa、噴槍移動速度為25mm/s進行。所述激光重熔是在激光功率為600w，掃描速度v為150mm/min，光斑直徑d為2.5mm，保護氣流l為15l/min下激光重熔。

　　實施例2

　　一種塑料模具鋼板，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：c：0.38%；si：0.46%；mn：1.18%；mo：0.58%；cr0.38%；v：0.55%；bi0.08%；co0.16%；w0.12%；er：0.15%；y：0.13%；余量fe。

　　所述塑料模具鋼板的加工方法，包括如下步驟：

　　（1）按照上述比例稱取c、si、mn、mo、cr、v、bi、fe原料，放入電弧爐內熔煉，精煉后再真空條件下澆注鋼錠，鋼錠冷卻后以850℃進行退火去應力處理，制得電極坯；

　　（2）將電極坯置于電渣重熔在惰性氣體保護下置于電渣重熔爐中進行電渣重熔處理得電渣錠；再將電渣錠850℃進行退火處理；

　　（3）將電渣錠放入高頻感應熔煉爐中，加熱至1250℃，保溫8h后冷卻至1050℃后進行多向鍛造加工，鍛制成模塊，之后將鍛件以850℃進行完全退火處理；

　　（4）對鍛件加熱至材料的固溶溫度1050℃，保溫250分鐘；之后將鍛件緩冷至約870℃進行球化退火處理；

　　（5）將co、w、er和y加入球磨機在球料比為5:1，轉速為200r/min下球磨60min，得復合粉末；然后采用火焰噴涂在鍛件表面噴涂復合粉末，噴涂完成后再通過激光重熔處理，即加工得塑料模具鋼板。所述火焰噴涂是在壓力為0.8mpa、距離為40mm、氧氣壓力為1.25mpa、噴槍移動速度為30mm/s進行。所述激光重熔是在激光功率為500w，掃描速度v為200mm/min，光斑直徑d為2.0mm，保護氣流l為20l/min下激光重熔。

　　實施例3

　　一種塑料模具鋼板，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：c：0.45%；si：0.38%；mn：0.8%；mo：0.65%；cr0.42%；v：0.65%；bi0.12%；co0.24%；w0.08%；er：0.22%；y：0.08%；余量fe。

　　所述塑料模具鋼板的加工方法，包括如下步驟：

　　（1）按照上述比例稱取c、si、mn、mo、cr、v、bi、fe原料，放入電弧爐內熔煉，精煉后再真空條件下澆注鋼錠，鋼錠冷卻后以850℃進行退火去應力處理，制得電極坯；

　　（2）將電極坯置于電渣重熔在惰性氣體保護下置于電渣重熔爐中進行電渣重熔處理得電渣錠；再將電渣錠850℃進行退火處理；

　　（3）將電渣錠放入高頻感應熔煉爐中，加熱至1350℃，保溫5h后冷卻至1050℃后進行多向鍛造加工，鍛制成模塊，之后將鍛件以850℃進行完全退火處理；

　　（4）對鍛件加熱至材料的固溶溫度1050℃，保溫250分鐘；之后將鍛件緩冷至約850℃進行球化退火處理；

　　（5）將co、w、er和y加入球磨機在球料比為5:1，轉速為300r/min下球磨30min，得復合粉末；然后采用火焰噴涂在鍛件表面噴涂復合粉末，噴涂完成后再通過二次激光重熔處理，即加工得塑料模具鋼板。所述火焰噴涂是在壓力為0.6mpa、距離為30mm、氧氣壓力為1.25mpa、噴槍移動速度為25mm/s進行。所述激光重熔是在激光功率為400w，掃描速度v為150mm/min，光斑直徑d為3.0mm，保護氣流l為15l/min下激光重熔。

　　實施例4

　　一種塑料模具鋼板，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：c：0.35%；si：0.42%；mn：1.2%；mo：0.58%；cr0.35%；v：0.55%；bi0.08%；co0.20%；w0.12%；er：0.25%；y：0.12%；余量fe。

　　所述塑料模具鋼板的加工方法，包括如下步驟：

　　（1）按照上述比例稱取c、si、mn、mo、cr、v、bi、fe原料，放入電弧爐內熔煉，精煉后再真空條件下澆注鋼錠，鋼錠冷卻后以820℃進行退火去應力處理，制得電極坯；

　　（2）將電極坯置于電渣重熔在惰性氣體保護下置于電渣重熔爐中進行電渣重熔處理得電渣錠；再將電渣錠820℃進行退火處理；

　　（3）將電渣錠放入高頻感應熔煉爐中，加熱至1050℃，保溫8h后冷卻至1050℃后進行多向鍛造加工，鍛制成模塊，之后將鍛件以850℃進行完全退火處理；

　　（4）對鍛件加熱至材料的固溶溫度1150℃，保溫200分鐘；之后將鍛件緩冷至約850℃進行球化退火處理；

　　（5）將co、w、er和y加入球磨機在球料比為5:1，轉速為150r/min下球磨45min，得復合粉末；然后采用火焰噴涂在鍛件表面噴涂復合粉末，噴涂完成后再通過激光重熔處理，即加工得塑料模具鋼板。所述火焰噴涂是在壓力為0.6mpa、距離為30mm、氧氣壓力為1.25mpa、噴槍移動速度為25mm/s進行。所述激光重熔是在激光功率為400w，掃描速度v為150mm/min，光斑直徑d為3.0mm，保護氣流l為15l/min下激光重熔。

　　將上述實施例制得的熱沖壓模具按照行業標準檢測其性能，對比例為實施例1制備的鍛件不經過步驟（5）處理，直接在步驟（1）加入所有元素經過步驟（1）-步驟（4）制成模具。測試結果如表1所示。

　　表1：本發明塑料模具鋼板的性能測試結果

　　從上述測試結果得知，本發明制得的塑料模具鋼板具有高強度、高熱導率、耐沖擊、熱穩定性好、耐磨損性能好、抗冷熱疲勞性能等性能，與未經火焰噴涂和激光重熔處理制得的模具各項性能顯著提高。

　　以上內容是結合具體的/優選的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，其還可以對這些已描述的實施例做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應視為屬于本發明的保護范圍。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明公開了一種塑料模具鋼板及其加工方法，所述模具鋼板的化學成分按重量百分比計為：C：0.35～0.45%；Si：0.35～0.50%；Mn：0.80～1.2%；Mo：0.45～0.75%；Cr0.35?0.45%；V：0.45～0.7%；Bi0.05～0.15%；Co?0.15～0.25%；W?0.05～0.15%；Er：0.15～0.25%；Y：0.05～0.15%；余量Fe。本發明通過在模具合金材料中加入Bi、Co、W、Er和Y等元素，且經過調整各化學原料的配比，制得的模具具有高強度、高熱導率、耐沖擊、熱穩定性好、耐磨損性能好、抗冷熱疲勞性能等性能；其加工方法還經過火焰噴涂和激光重熔處理，顯著提高模具鋼板的抗冷熱疲勞性、耐磨損性和熱穩定性。

　　技術研發人員：房雪蓮;叢愛君;陳立平;劉印范

　　受保護的技術使用者：青島東盛高科模塑技術有限公司

　　技術研發日：2019.06.02

　　技術公布日：2019.09.13