[发明专利]一种塑料模具用9840合金钢板及其生产方法

说明书

本发明涉及一种塑料模具用9840合金钢板及其制造方法，所述模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为C：0.3～0.43％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.70～0.90％，Cr：0.70～0.90％，Mo：0.20～0.30％，Ni：0.85～1.15％，P：≤0.015％，S≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。所述制造方法如下：采用连铸板坯轧制钢板，钢板进行正火，正火出炉后采用水雾加速冷却，最后进行回火热处理。本发明生产的8‑40mm厚9840钢板硬度260‑310HBW，板型良好，易切割加工。而且本发明的生产工艺可代替钢板油/水淬+回火工艺，有效降低了生产成本，减少环境污染，是一种节能环保型制造方法。

技术领域

本发明属于钢板制造技术领域，具体涉及一种塑料模具用9840合金结构钢板及其制造方法。

背景技术

为了应对模具制造和塑料工业的挑战，制造商对塑料模具用钢板要求越来越高，期望钢板表面平整、硬度高、抛光性好、蚀纹性好以及优良的淬透性。

当前国内最常用的塑料模具用合金钢板为AISI4140/42CrMo，该材料具有成本优势，但硬度偏低，淬透性一般，抛光性不能满足高端用户要求。专利公告号CN108165888一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法，其发明的钢板硬度≤230HB，不适用于抛光性要求高的塑料模具。

对于提高4140钢板硬度方式，一般方法是采用调质交货，但该方法使用油淬，大型钢板生产厂不具备条件，而且该方法生产环境差，工件表面存在油污。如果使用水淬方法钢板又容易开裂。

发明申请公开号201811595815.3公开了一种新型塑料模具钢的制备方法，该钢种大幅提高贵重合金Mo、Ni含量，增加合金元素V，改善钢板硬度同时大幅提高了合金成本。

鉴于这种情况，开发淬透性好、硬度高、生产工艺经济环保的塑料模具用合金钢板将有广阔的市场前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种淬透性良好、硬度高，经济环保的8-40mm厚塑料模具用9840合金结构钢板，通过合理的钢板成分设计，采用正火后水雾冷却+回火热处理工艺实现。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种塑料模具用9840合金结构钢板，所述钢板的化学成分按重量百分比计为：C：0.30～0.43％，Si：0.15～0.35％，Mn：0.70～0.90％，Cr：0.70～0.90％，Mo：0.20～0.30％，Ni：0.85～1.15％，P：≤0.015％，S≤0.005％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明塑料模具用9840合金结构钢板中的化学成分作用及其含量选择理由具体说明如下:

C：碳是一种保证钢板硬度而且较经济的元素，但是适当的碳含量有助于提高钢的硬度，但是过高的含碳量则会降低钢板韧性，且连铸时易偏析，不利于材料的后续加工。本发明控制碳含量为0.30～0.40％，提高钢板的硬度，同时范围连铸时成分内部质量易于控制。

Mn：锰是固溶强化元素，延迟高温铁素体相变的发生，可以提高材料的淬透性。但是过高的锰易产生偏析，造成轧后难以消除的带状。本发明锰含量控制为0.70～0.90％。

Cr：铬是提高钢淬透性的元素，可以提高钢的强度和硬度。另外，适当的铬含量能够抑制珠光体和多边形铁素体的形成，促进贝氏体或马氏体的转变。本发明将其含量控制在0.70～0.90％。

Mo：钼可以显著提高钢的淬透性和强度，可以细化钢种晶粒。钼还可以增加钢材的回火抗力，与铬和锰元素复合使用，可以降低回火脆性，但Mo属于贵重合金，需控制钢板合金成本。本发明Mo含量控制在0.20～0.30％。

Ni：镍是钢中的强化元素，可以提高钢强度和淬透性，同时对钢韧性损害较小。但镍元素成本高，适量添加0.85～1.15％。