[发明专利]一种耐腐蚀镜面塑料挤压模具钢

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及冶金钢铁材料制造技术领域，属于模具钢类。

(二)背景技术：

为了生产强化工程塑料制品(如加入纤维强化的热塑性工程塑料制品)用的或热固性塑料挤压成形用的模具，宜采用耐磨性好的模具钢，当生产量较大时一般选用4Cr5MoSiV1、Cr12MoV、Cr12MoV1等钢种制造，经淬火回火后使用。为了提高塑料制品的光洁度，提高挤压模具的耐磨性、耐腐蚀性和使用寿命，一般对模具采用表面处理或选用塑料模具钢制备模具。如选用2Cr13、3Cr17NiMoV等，但由于2Cr13耐氯离子腐蚀能力不足，使用过程中容易产生点状缺陷而导致模具失效，国内用于制造这种高精尖塑料挤压模具钢主要依赖瑞典、日本等国家的进口材料，但成本极高。国内市场急需高级别耐腐蚀镜面模具钢，这种新型材料必须具备良好的机械加工性能和冷热加工性能，以保证模具几何尺寸精度；长期在200℃环境下服役具有良好的耐腐蚀性能，尤其是抗循环冷却水中的氯离子腐蚀；具有良好的抛光性能，确保塑料制品的表面光洁度；模具经最终热处理后的硬度要均匀(服役硬度RHC28～32)、具有良好的综合力学性能、使用寿命比2Crl3提高50％以上。目前尚未查到与此相关的报道。

塑料模具钢是国内发展得较滞后，到目前为止仍未成完整系列的钢种。国内常用的塑料模具钢仍然是含0.40～0.60％碳的碳素结构钢，如45和40Cr，另外再以GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作补充。二十世界九十年代以后，国内先后开发了十余种新型塑料模具钢。主要钢种有：

1.预硬化型塑料模具钢

3Cr2Mo是国内较早开发的塑料模具钢，与AISI P20相当，使用时一般是先进行预硬处理，然后再进行切削加工，该钢适用于制造大、中型精密塑料模具，如：电视机、洗衣机壳体等塑料模具，并已获得较大量应用。除3Cr2Mo钢外，国内先后开发的5CrNiMnMoVSCa(简称5NiSCa)、8Cr2MnMoVS(简称8Cr2)、40CrMnVBSCa(简称P20BSCa)、Y55CrNiMnMoV(代号SMI)等易切削型预硬塑料模具钢，此类钢不仅适用于制造大、中型精密注塑模具，还可用于制造精密冷作模具，但此类钢存在的问题是：抗腐蚀性能较差。

2.时效硬化型塑料模具钢

根据制造高精度、复杂塑料模具的需要，国内先后开发了几种时效硬化型塑料模具钢，如10Ni3MnCuAl(代号PMS)、25CrNi3MoAl、Y20CrNi3MnMo(代号SM2)、06Ni6CrMoVTiAl(代号06等)。此类钢切削加工性能好，加工后再进行时效处理，由于时效温度低，时效过后模具变形很小，所以适用于制造高精度、复杂的热塑性塑料模具。其缺点是：抛光性能较差。

3.耐蚀塑料模具钢

当较大批量地生产聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品时，模具需要耐氟、氯等卤元素气体的腐蚀，为此需在模具表面镀铬或直接采用耐腐蚀钢。国内开发的耐腐蚀塑料模具钢0Cr16Ni4Cu3Nb(代号PCR)属于马氏体沉淀硬化不锈钢，该钢在含有氟、氯等离子的腐蚀性介质中的耐蚀性明显优于17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)，适用于制造含氯、氟或混入阻燃剂的热塑性塑料的注射模具。其缺点是：冷热加工性能较差。

4.非调质塑料模具钢

非调质钢在锻、轧后即可达到预硬，不需再进行调质处理，为改善切削加工性能，有些钢种还添加了适量的P、S和Ca。国内对非调质塑料模具钢的开发较晚，25CrMnVTiSCaRe(代号FT)、2Cr2MnMoVS和2Mn12CrVCaS即是近几年开发的新钢种。锻、轧空冷后，FT钢φ100圆钢的硬度可以达到HRC30～35。主要存在问题是：抛光性能和耐腐蚀性能不够。

(三)发明内容：

本发明的目的是要解决现有塑料模具钢综合性能不够，弥补上述材料的缺陷，提供一种具有较好的抗氧化性、热强性和机械加工性能，以及较好的表面抛光性和耐500℃以下氯离子腐蚀性，使用寿命长、成型稳定性能好的新型耐腐蚀镜面塑料挤压模具钢。

本发明的设计方案是：新型耐腐蚀镜面塑料挤压模具钢的配方，其化学成份重量百分比为：C0.18～0.26，Mn0.20～0.40，Si0.80～1.20，Cr13.00～15.00，Mo1.85～2.50，Cu0.80～1.20，V0.07～0.15，P≤0.015，S≤0.008，Ni≤0.60，N≤0.007，余量为Fe及微量杂质。

本发明的设计原理分析如下：