一種降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及塑料模具鋼板制造技術領域，特別是一種有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法。

　　【背景技術】

　　[0002]隨著社會對塑料制品需求的增大，塑料模具鋼的需求也隨之增長。為避免模具加工后進行熱處理而導致變形、開裂、脫碳等缺陷發生，預硬型塑料模具鋼脫穎而出，成為眾多塑料模具鋼中市場份額最大的種類。預硬型塑料模具鋼含碳量一般在0.309^0.50%范圍內，添加有Cr、Mo、Mn、N1、V等合金元素，預硬型塑料模具鋼鋼板厚度通常在20mm以上，熱軋后，在冷床上空冷(冷速遠遠小于1°C /s)至室溫，再由鋼廠進行調質(淬火+回火)或單一回火等預硬化處理后出廠。模具加工是在預硬狀態下進行，加工后無需再熱處理。由于預硬型塑料模具鋼碳含量較高，同時含有較多的Cr、Mn、Ni等奧氏體強穩定性元素，尤其是鋼板芯部成分偏析區的C、Cr、Mn、Ni含量相對更高，該區域的過冷奧氏體穩定性也相對更強，使得軋后鋼板芯部偏析區極易出現大量的殘余奧氏體(見圖1中白亮色部分)。鋼中殘余奧氏體的大量存在不僅影響了模具的硬度均勻性、耐磨性、接觸疲勞壽命，也影響了其加工性和尺寸精度(見圖2中鋸切面芯部膨脹形態)。目前降低鋼中殘余奧氏體的方法一般采用深冷處理，即鋼以5°C /min降溫速度進行_160°C?_196°C深冷處理8?10小時；或采用淬火+多次回火來實現。這對鋼廠提出了更多的生產設備(深冷處理系列設備)要求，不僅增加了投資和制造成本，生產流程也更長，無疑降低了產品的市場競爭力。因此，探索一種經濟有效降低預硬型塑料模具鋼芯部殘余奧氏體的方法一直是材料工作者致力的方向。

　　【發明內容】

　　[0003]針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種不增加設備投資和制造成本就能有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的經濟型方法。

　　[0004]通過以下技術方案可實現本發明的目的:一種有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法，鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度多1050°C，終軋溫度彡950°C，其特征在于:通過ACC控制冷卻，控制熱軋鋼板上冷床溫度為880°C -920°C ;控制鋼板在冷床上的板間距I米以上，同時采用鼓風機鼓風來控制鋼板在冷床上的冷速I?30C /s ;當鋼板表層溫度達到MS+20°C?50°C范圍時，吊入緩冷箱內緩冷48小時以上；鋼板出箱進行520°C?620°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，基體組織為下貝氏體組織和少量殘余奧氏體組織。

　　[0005]本發明技術方案的總體思路是:1)通過控制熱軋鋼板上冷床溫度，保持一定間距，以便快速散熱，并且鋼板在冷床上以I?3°c /s冷速冷卻，確保熱軋鋼板中過冷奧氏體在冷卻過程中不發生高溫相變(珠光體相變)，全部進入低溫相變區；2)通過控制熱軋鋼板下冷床溫度(鋼板表層溫度MS+20°C -50°C )，并在緩冷箱內緩冷48小時以上，確保鋼板長時間位于下貝氏體相變溫度區內(MS+20°C -50°C )，一方面，芯部的過冷奧氏體有充分的機會和時間進行貝氏體轉變，另一方面，鋼板長時間位于MS+20°C~50°C溫度區內，能有效降低鋼中因相變而產生的組織應力，阻止了芯部過冷奧氏體穩定性的進一步增加，使其過冷奧氏體能順利發生相變，從而達到有效降低鋼板芯部殘余奧氏體目的。

　　[0006]本發明的優點在于:將降低鋼板芯部殘余奧氏體的工序前移到鋼板熱處理之前，鋼板軋后采用ACC控制鋼板上冷床溫度，并且以I?3°C /s冷速冷卻，在MS+20°C ~50°C溫度區內緩冷，可有效避免鋼板芯部殘余奧氏體大量存在，因此，不需要增加設備投資和制造成本，就能有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體量，獲得穩定的下貝氏體組織，提高產品質量、使用壽命和加工性能及精度。

　　【附圖說明】

　　[0007]圖1為91mm厚鋼板預硬型P20塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體形態金相組織(放大100倍，比較例)。

　　[0008]圖2為91mm厚鋼板預硬型P20塑料模具鋼板實物鋸切面芯部殘余奧氏體大量存在致使芯部膨脹形態(比較例)。

　　[0009]圖3為60mm厚鋼板預硬型2311塑料模具鋼板芯部金相組織(放大200倍，本發明例)。

　　[0010]圖4為155mm厚鋼板預硬型2311塑料模具鋼板芯部金相組織(放大200倍，本發明例)。

　　[0011]圖5為145mm厚鋼板預硬型P20塑料模具鋼板芯部金相組織(放大200倍，本發明例)。

　　[0012]圖6為50mm厚鋼板預硬型738塑料模具鋼板芯部金相組織(放大200倍，本發明例

　　[0013]圖7為95mm厚鋼板預硬型738塑料模具鋼板芯部金相組織(放大200倍，本發明例

　　【具體實施方式】

　　[0014]以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。一種有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法，鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度多1050°C，終軋溫度多950°C，通過ACC控制冷卻，控制熱軋鋼板上冷床溫度為880°C -920°C ;控制鋼板在冷床上的板間距I米以上，同時采用鼓風機鼓風來控制鋼板在冷床上的冷速I?3°C /s ;當鋼板表層溫度達到MS+20°C ~50°C范圍時，吊入緩冷箱內緩冷48小時以上；鋼板出箱進行520°C?620°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，基體組織為下貝氏體組織和少量殘余奧氏體組織。

　　[0015]實施例1:本實施例生產德國的2311牌號預硬型塑料模具鋼板，是由以下重量百分比的組分組成:C:0.40%，Si:0.33%，Mn:1.45%，Cr:1.91%，Mo:0.18%，Alt:0.023%，P:0.016%，S:0.006%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質。同期制造的鋼板厚度20mm?60mm。

　　[0016]本實施例的制造工藝流程為:鐵水一轉爐一精煉一連鑄一熱送加熱一乳制一緩冷—探傷一回火一精整入庫。

　　[0017]鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度1050°C，終軋溫度950°C，通過ACC控制冷卻，檢測鋼板上冷床溫度為890°C ;控制鋼板在冷床上的板間距I米，以便快速散熱，同時調整鼓風機的鼓風量，控制鋼板在冷床上的冷速2?3°C /s ;經過仏與成分關系的經驗計算公式 Ms=539-423C-30.4Mn-20S1-12.lCr-17.7Ν?-7.5Mo，具體計算:MS=539_423X0.40-30.4X1.45-20X0.33-12.1X1.91-17.7X0-7.5X0.18，得出該成分 Ms溫度為 295°C,確定該鋼板下冷床表層溫度MS+50°C，即345°C時，吊入緩冷箱內緩冷48小時；鋼板出箱進行620°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，在板寬1/2處取樣進行板厚1/2處金相分析。鋼板芯部組織照片見圖3。

　　[0018]實施例2:本實施例生產的2311牌號預硬型塑料模具鋼板，是由以下重量百分比的組分組成:C:0.41%，Si

　　:0.35%，Mn:1.48%，Cr:1.93%，Mo:0.21%，Alt:0.026%，P:0.014%，S:0.008%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質。同期制造的鋼板厚度120mm?155mm0

　　[0019]本實施例的制造工藝流程為:鐵水一轉爐一精煉一連鑄一熱送加熱一軋制一緩冷—探傷一回火一精整入庫。

　　[0020]鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度1060°C，終軋溫度960°C，通過ACC控制冷卻，檢測鋼板上冷床溫度為920°C ;控制鋼板在冷床上的板間距1.5米，以便快速散熱，同時調整鼓風機的鼓風量，控制鋼板在冷床上的冷速I?1.50C /s ;經過Ms與成分關系的經驗計算公式 Ms=539-423C-30.4Mn_20Si_12.lCr-17.7Ni_7.5Mo，得出該成分 Ms溫度為289°C，確定該鋼板下冷床表層溫度MS+30°C，即319°C時，進緩冷箱內緩冷50小時；鋼板出箱進行560°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，在板寬1/2處取樣進行板厚1/2處金相分析。鋼板芯部組織照片見圖4。

　　[0021]實施例3:本實施例是按美標ASTM A681生產的P20牌號預硬型塑料模具鋼板，是由以下重量百分比的組分組成:C:0.38%，Si:0.62%，Mn:0.91%，Cr:1.95%，Mo:0.36%，Alt:0.026%，P:0.014%, S:0.005%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質。同期制造的鋼板厚度120mm ?155mm0

　　[0022]本實施例的制造工藝流程為:鐵水一轉爐一精煉一連鑄一熱送加熱一乳制一緩冷—探傷一回火一精整入庫。

　　[0023]鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度1070°C，終軋溫度970°C，通過ACC控制冷卻，檢測鋼板上冷床溫度為915°C ;控制鋼板在冷床上的板間距1.8米，以便快速散熱，同時調整鼓風機的鼓風量，控制鋼板在冷床上的冷速I?1.50C /s ;經過Ms與成分關系的經驗計算公式 Ms=539-423C-30.4Mn_20Si_12.lCr-17.7Ni_7.5Mo，得出該成分 Ms溫度為312°C，確定該鋼板下冷床表層溫度MS+20°C，即332°C時，進緩冷箱內緩冷55小時；鋼板出箱進行575°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，在板寬1/2處取樣進行板厚1/2處金相分析。鋼板芯部組織照片見圖5。

　　[0024]實施例4:本實施例生產德國的738牌號預硬型塑料模具鋼板，是由以下重量百分比的組分組成:C:0.40%，Si:0.35%，Mn:1.53%，Cr:1.85%，Mo:0.25%，N1:0.92%，Alt:0.022%，P:0.013%, S:0.005%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質。同期制造的鋼板厚度40mm ?85mm0

　　[0025]本實施例的制造工藝流程為:鐵水一轉爐一精煉一連鑄一熱送加熱一乳制一緩冷—探傷一回火一精整入庫。

　　[0026]鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度1056°C，終軋溫度958°C，通過ACC控制冷卻，檢測鋼板上冷床溫度為885°C ;控制鋼板在冷床上的板間距1.2米，以便快速散熱，同時調整鼓風機的鼓風量，控制鋼板在冷床上的冷速2.0?3.00C /s ;經過仏與成分關系的經驗計算公式 Ms=539-423C-30.4Mn_20Si_12.lCr-17.7Ni_7.5Mo，得出該成分 Ms溫度為276°C，確定該鋼板下冷床表層溫度MS+45°C，即321°C時，進緩冷箱內緩冷48小時；鋼板出箱進行600°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，在板寬1/2處取樣進行板厚1/2處金相分析。鋼板芯部組織照片見圖6。

　　[0027]實施例5:本實施例生產738牌號預硬型塑料模具鋼板，是由以下重量百分比的組分組成:C:0.41%，Si:0.31%，Mn:1.51%，Cr:1.85%，Mo:0.21%，N1:0.95%，Alt:0.028%，P:0.016%, S:0.005%，其余量為鐵Fe和不可避免的雜質。同期制造的鋼板厚度80mm?125mm。

　　[0028]本實施例的制造工藝流程為:鐵水一轉爐一精煉一連鑄一熱送加熱一乳制一緩冷—探傷一回火一精整入庫。

　　[0029]鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度1060°C，終軋溫度956°C，通過ACC控制冷卻，檢測鋼板上冷床溫度為880°C ;控制鋼板在冷床上的板間距1.5米，以便快速散熱，同時調整鼓風機的鼓風量，控制鋼板在冷床上的冷速1.5?2.50C /s ;經過仏與成分關系的經驗計算公式 Ms=539-423C-30.4Mn_20Si_12.lCr-17.7Ni_7.5Mo，得出該成分 Ms溫度為273°C，確定該鋼板下冷床表層溫度MS+35°C，即308°C時，進緩冷箱內緩冷52小時；鋼板出箱進行520°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，在板寬1/2處取樣進行板厚1/2處金相分析。鋼板芯部組織照片見圖7。

　　[0030]從圖3?圖7可以看出，采用本發明技術方案可以有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體量，獲得穩定的下貝氏體組織，即使顯微鏡下放大200倍也只可見芯部細小、彌散的少量殘余奧氏體組織，改善了產品質量、使用性能和加工性能，保證了加工精度。

　　【主權項】

　　1.一種有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法，鋼板采用高溫再結晶控軋工藝軋制，開軋溫度彡1050°c，終軋溫度彡950°C，其特征在于:通過ACC控制冷卻，控制熱軋鋼板上冷床溫度為880°C -920°C ;控制鋼板在冷床上的板間距I米以上，同時采用鼓風機鼓風來控制鋼板在冷床上的冷速I?3°C /s ;當鋼板表層溫度達到MS+20°C ~50°C范圍時，吊入緩冷箱內緩冷48小時以上；鋼板出箱進行520°C?620°C高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，基體組織為下貝氏體組織和少量殘余奧氏體組織。

　　【專利摘要】本發明公開了一種有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體的方法，鋼板軋后通過ACC控制冷卻，控制熱軋鋼板上冷床溫度為880℃~920℃；控制鋼板在冷床上的板間距1米以上，同時采用鼓風機鼓風來控制鋼板在冷床上的冷速1～3℃/s；當鋼板表層溫度達到MS+20℃~50℃范圍時，吊入緩冷箱內緩冷48小時以上；鋼板出箱進行520℃～620℃高溫回火；鋼板出爐后空冷至室溫，基體組織為下貝氏體組織和少量殘余奧氏體組織。本發明不需要增加設備投資和制造成本，就能有效降低預硬型塑料模具鋼板芯部殘余奧氏體量，獲得穩定的下貝氏體組織，提高產品質量、使用壽命和加工性能及精度。

　　【IPC分類】C21D8-02

　　【公開號】CN104745783

　　【申請號】CN201510144566

　　【發明人】王洪, 劉小林, 董富軍, 馮小明, 趙和明, 廖桑桑, 王鵬, 王琨銘, 傅清霞, 閆博, 劉濤, 潘津

　　【申請人】新余鋼鐵集團有限公司

　　【公開日】2015年7月1日

　　【申請日】2015年3月31日