高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼及生產方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明涉及一種塑料模具鋼及生產方法，尤其涉及一種在強度、韌性、耐腐蝕、拋 光性方面均具有高性能的高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼及生產方法。

　　【背景技術】

　　[0002] 塑料模具是用于生產塑料制品的模具，塑料模具鋼是用于生產塑料制品的鋼模 具。

　　[0003]隨著模具市場的高速發展，對于塑料模具鋼的強度、韌性、耐腐蝕、拋光性等要求 越來越高，同時對模具鋼不同批次性能的穩定性有了更高的要求。

　　[0004]目前，現有的塑料模具鋼S136(4Crl3系列、FS136)的綜合性能已不能滿足目前中 國國內塑料模具鋼的使用環境要求。

　　[0005]根據專利文獻顯示，目前有一些用于提高塑料模具鋼的強度、韌性、耐腐蝕、拋光 性的技術，比如，專利申請號為"201510379620.5"的發明專利申請，公開了一種塑膠模具鋼 的制備方法，該工藝具有以下步驟:⑴冶煉:按照以下組分進行配比，C為1-2份，Si為1-2份， Μη為5-6份，Cr為2-3份，Ni1-2份，Cu5-8份;進行配料和冶煉;⑵分段加溫熱處理:第一次加 熱溫度至500-600°C，保溫時間為2h;之后進行第二次加熱，第二次加熱溫度至3000-4000 V。

　　[0006]上述發明申請的優點是:具有較高的淬透性和淬硬性，使預硬化的鋼具有較高的 硬度均勻性，從而得到較高的拋光性能，但其強度、韌性、耐腐蝕、拋光性依然不夠，難以滿 足目前中國國內塑料模具鋼的使用環境要求。

　　【發明內容】

　　[0007]本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種在強度、韌性、耐腐蝕、拋光性 方面均具有高性能的高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼及生產方法。

　　[0008]本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

　　[0009] -種高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，包括以下重量百分比的各成 份：

　　[0010]C0.18~0.27%、Cr11.0~13·00%、Μ〇 0.85~1.30%、Ni0.50~1.00%、W0.85~1.30%、V0.15~0·35%、Μη0.50~1.00%，余量是Fe及其它雜質。

　　[0011]作為優選，所述其它雜質包括:重量百分比<0.50%的Si、重量百分比< 0.006% 的S、重量百分比<0.025%的P、重量百分比<0.10%的Cu。

　　[0012] 說明：上述各成份的名稱分別是:C碳、Cr鉻、Mo鉬、Ni鎳、W鎢、V釩、Μη錳、Fe鐵、Si 娃、S硫、P磷、Cu銅。

　　[0013] -種尚強度尚初性尚耐腐蝕尚拋光性能塑料_旲具鋼的生廣方法，包括以下步驟：

　　[0014] (1)取各成份原料置于非真空感應爐中初煉，熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外 精煉:鋼包、真空脫氣精煉，熔煉溫度為1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其 重量百分比符合要求，控制雜質的含量盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0015] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使其符合要求， 制成電渣錠；

　　[0016] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0017] (4)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理；

　　[0018] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0019]作為優選，所述步驟(4)中，所述球化退火熱處理包括以下步驟：

　　[0020] A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0021]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0022] C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0023]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫。

　　[0024]本發明的有益效果在于：

　　[0025]通過本發明可以生產出高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，其強度、 韌性、耐腐蝕和拋光性相比傳統的塑料模具鋼都有顯著提升，能夠滿足目前中國國內塑料 模具鋼的使用環境要求。

　　【具體實施方式】

　　[0026]下面結合實施例對本發明作進一步說明：

　　[0027]實施例1:

　　[0028]按以下步驟生產高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼：

　　[0029] (1)取以下重量百分比的各成份原料：C0.23%、Cr12.30%、M〇 0.95%、Ni 0.80%、W0.92%、V0.20%、Mn0.75%，余量是Fe及其它雜質;置于非真空感應爐中初煉， 熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精煉：在鋼包、真空脫氣精煉爐中精煉，熔煉溫度為 1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重量百分比符合要求，控制雜質的含量 盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0030] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使雜質符合以下 要求:Si的重量百分比<0.50%、S的重量百分比<0.006%、P的重量百分比< 0.025%、Cu 的重量百分比< 0.10%，取樣分析各組分含量合格后，制成電渣錠；

　　[0031] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0032] (4)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理，包括以下步驟：

　　[0033]A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0034]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0035]C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0036]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫；

　　[0037] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0038]實施例2:

　　[0039]按以下步驟生產高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼：

　　[0040] (1)取以下重量百分比的各成份原料：C0.21%、Cr12.10%、M〇 0.88%、Ni 0.75%、W0.93%、V0.19%、Mn0.73%，余量是Fe及其它雜質;置于非真空感應爐中初煉， 熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精煉：在鋼包、真空脫氣精煉爐中精煉，熔煉溫度為 1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重量百分比符合要求，控制雜質的含量 盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0041] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使雜質符合以下 要求:Si的重量百分比<0.50%、S的重量百分比<0.006%、P的重量百分比< 0.025%、Cu 的重量百分比< 0.10%，取樣分析各組分含量合格后，制成電渣錠；

　　[0042] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0043] (4)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理，包括以下步驟：

　　[0044]A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0045]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0046]C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0047]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫；

　　[0048] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0049] 實施例3:

　　[0050]按以下步驟生產高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼：

　　[0051] (1)取以下重量百分比的各成份原料：C0.22%、Cr12.45%、Mo0.1.20%、Ni 0.85%、W0.91%、V0.22%、Mn0.74%，余量是Fe及其它雜質;置于非真空感應爐中初煉， 熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精煉：在鋼包、真空脫氣精煉爐中精煉，熔煉溫度為 1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重量百分比符合要求，控制雜質的含量 盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0052] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使雜質符合以下 要求:Si的重量百分比<0.50%、S的重量百分比<0.006%、P的重量百分比< 0.025%、Cu 的重量百分比< 0.10%，取樣分析各組分含量合格后，制成電渣錠；

　　[0053] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0054] (4

　　)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理，包括以下步驟：

　　[0055]A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0056]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0057]C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0058]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫；

　　[0059] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0060] 實施例4:

　　[0061]按以下步驟生產高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼：

　　[0062](1)取以下重量百分比的各成份原料：C0.18%、Cr11.00%、M〇 0.85%、Ni 0.50%、W0.85%、V0.15%、Mn0.50%，余量是Fe及其它雜質;置于非真空感應爐中初煉， 熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精煉：在鋼包、真空脫氣精煉爐中精煉，熔煉溫度為 1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重量百分比符合要求，控制雜質的含量 盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0063] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使雜質符合以下 要求:Si的重量百分比<0.50%、S的重量百分比<0.006%、P的重量百分比< 0.025%、Cu 的重量百分比< 0.10%，取樣分析各組分含量合格后，制成電渣錠；

　　[0064] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0065] (4)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理，包括以下步驟：

　　[0066]A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0067]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0068]C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0069]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫；

　　[0070] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0071] 實施例5:

　　[0072]按以下步驟生產高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼：

　　[0073] (1)取以下重量百分比的各成份原料：C0.27%、Cr13.00%、M〇 1.30%、Ni 1.00%、W1.30%、V0.35%、Mn1.00%，余量是Fe及其它雜質;置于非真空感應爐中初煉， 熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精煉：在鋼包、真空脫氣精煉爐中精煉，熔煉溫度為 1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重量百分比符合要求，控制雜質的含量 盡量低，溶液澆注成自耗電極；

　　[0074] (2)將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使雜質符合以下 要求:Si的重量百分比<0.50%、S的重量百分比<0.006%、P的重量百分比< 0.025%、Cu 的重量百分比< 0.10%，取樣分析各組分含量合格后，制成電渣錠；

　　[0075] (3)將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品；

　　[0076] (4)對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理，包括以下步驟：

　　[0077] A、將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時；

　　[0078]B、再加熱至830~850°C，保溫2~8小時；

　　[0079]C、以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時；

　　[0080]D、爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫；

　　[0081] (5)對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量 滿足設計要求，制得塑料模具鋼成品。

　　[0082]在上述五個實施例的塑料模具鋼成品上分別取樣檢驗力學性能，按以下方法進行 室溫拉伸、硬度、沖擊試驗：

　　[0083]①室溫拉伸、"V"型缺口沖擊試驗：

　　[0084] 淬火:加熱溫度2 1030°C，時間40分鐘冷卻方式:油冷，

　　[0085]回火:加熱溫度2 690°C，時間120分鐘冷卻方式:空冷，

　　[0086]試樣室溫拉伸、沖擊試驗技術要求如下：

　　[0089]②室溫無缺口沖擊試驗：

　　[0090] 淬火:加熱溫度M030°C，時間40分鐘， 冷卻方式:油冷，

　　[0091]回火:加熱溫度200~400°C，時間120分鐘，冷卻方式:空冷（回火循環兩次），

　　[0092] 試樣室溫沖擊試驗技術要求如下：

　　[0093]沖擊功AKv2 400J/cm2，

　　[0094]硬度 HRC46~49;

　　[0095]對上述各實施例中制作出的材料進行室溫力學性能(拉伸、沖擊)如下表所示，從 表中的實驗數據可以看出，采用本方法制作用作高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能的塑料 模具鋼材料，其比較于S136(4Crl3系列，FS136)，在保證其強度性能前提下，有效的提高了 沖擊韌性，并大大降低了縱橫向韌性性能差異，達到了用戶使用要求。采用上述材料及相應 工藝方法制備的塑料模具鋼材料，經室溫拉伸、沖擊，結果表明其力學性能完全達到設計要 求。

　　[0096] 室溫拉伸、"V型缺口沖擊"試驗結果表：

　　[0097]

　　[0098]室溫拉伸、無缺口沖擊試驗結果表：

　　[0099]

　　[0100]上述實施例只是本發明的較佳實施例，并不是對本發明技術方案的限制，只要是 不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本發明專利 的權利保護范圍內。

　　【主權項】

　　1. 一種高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，其特征在于:包括以下重量百 分比的各成份： C0.18~0.27%、Cr11.0~13·00%、Μ〇 0.85~1.30%、Ni0.50~1.00%、W0.85~ 1.30%、V0.15~0·35%、Μη0.50~1.00%，余量是Fe及其它雜質。2. 根據權利要求1所述的高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，其特征在于： 所述其它雜質包括:重量百分比<〇. 50%的Si、重量百分比< 0.006%的S、重量百分比< 0.025%的P、重量百分比<0.10%的Cu。3. 一種如權利要求1所述的尚強度尚初性尚耐腐蝕尚拋光性能塑料t旲具鋼的生廣方 法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 取各成份原料置于非真空感應爐中初煉，熔煉溫度為1520~1620°C;再經爐外精 煉:鋼包、真空脫氣精煉，熔煉溫度為1560~1650°C;熔煉過程中調節各成份的含量，使其重 量百分比符合要求，控制雜質的含量盡量低，溶液澆注成自耗電極； (2) 將自耗電極置于電渣爐中重熔精煉，進一步降低雜質的含量，使其符合要求，制成 電渣錠； (3) 將電渣錠加熱鍛造或乳制成塑料模具鋼雛品； (4) 對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理； (5) 對塑料模具鋼雛品進行表面處理，消除表面缺陷并使其尺寸、形狀、表面質量滿足 設計要求，制得塑料模具鋼成品。4. 根據權利要求3所述的高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，其特征在于： 所述步驟(4)中，所述球化退火熱處理包括以下步驟： A、 將塑料模具鋼雛品加熱至760°C，保溫3~8小時； B、 再加熱至830~850°C，保溫2~8小時； C、 以< 25°C/h的速度緩慢冷卻至720~750°C，保溫20~50小時； D、 爐冷到400°C出爐空冷，直到冷卻至常溫。

　　【專利摘要】本發明公開了一種高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，包括以下成份：C、Cr、Mo、Ni、W、V、Mn，余量是Fe及其它雜質。本發明還公開了一種上述塑料模具鋼的生產方法，包括以下步驟：取各成份原料置于非真空感應爐中初煉，再經鋼包、真空脫氣精煉得到自耗電極；將自耗電極重熔精煉，制成電渣錠；將電渣錠加熱鍛造或軋制成塑料模具鋼雛品；對塑料模具鋼雛品進行球化退火熱處理；對塑料模具鋼雛品進行表面處理，制得塑料模具鋼成品。通過本發明可以生產出高強度高韌性高耐腐蝕高拋光性能塑料模具鋼，其強度、韌性、耐腐蝕和拋光性相比傳統的塑料模具鋼都有顯著提升，能夠滿足目前中國國內塑料模具鋼的使用環境要求。

　　【IPC分類】C22C33/04, C21D8/00, C22C38/46

　　【公開號】CN105463336

　　【申請號】CN201510970081

　　【發明人】何夢華, 雷德江, 張華國, 丁勇

　　【申請人】四川六合鍛造股份有限公司

　　【公開日】2016年4月6日

　　【申請日】2015年12月22日