[发明专利]一种预硬型塑料模具钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具钢，特别是涉及预硬型塑料模具钢及其制造方法。

背景技术

预硬型塑料模具钢是由钢厂预先经过淬火和/或高温回火处理后(硬度为28-40HRC)交货的模具钢，用户在得到材料后，可直接加工成模具。这类钢可避免在模具加工以后再进行淬火、回火热处理操作所造成的变形、开裂、脱碳等缺陷，同时具有良好的强韧性，切削性能和抛光性能等优点，适宜制造形状复杂、精密的塑料模具，在塑料模具钢市场中占有较大的比例。现在广泛采用的预硬型塑料模具钢其成分一般是在美国P20钢(我国3Cr2Mo)的基础上发展起来的，各国模具钢生产厂家基于本国的标准不断改进，形成企业自己的牌号。为了改善这类钢的淬透性，适应大截面模具热处理的要求，在P20钢的基础上添加Ni或提高Mn、Mo的含量，如瑞典UDDEHOLM公司的718，德国SAARSTAH I公司的2311和2738，大同特殊钢公司的PDS3，我国的3Cr2MnNiMo等。代表性的钢种为P20和718，通过锻造和调质处理P20的厚度可达到400mm，718的厚度可达到800mm，但是由于锻造和调质以及Ni等合金元素的加入，其材料成本明显提高。

CN101805820A涉及一种塑料模具钢的预硬化处理方法，对P20进行预硬化热处理，得到硬度为300-380HB的预硬态中厚板。该项专利主要是针对塑料模具钢P20的预硬化方法。

CN101760701A涉及一种合金塑料模具钢板及其生产方法，由以下重量百分含量的化学成分组成：C：0.30-0.50％，Si：0.20-0.50％，Mn：0.80-1.80％，P≤0.02％，S≤0.01％，Mo：0.10-0.50％，B：0.001-0.003％，Cr：1.40-2.00％，Ti：0.015-0.04％，V：0.01-0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。该专利采用Cr-Mo-V-Ti-B系微合金复合强化，硬度区间为280-340HB。通过添加B提高钢的淬透性，同时由于Ti等合金元素的加入，容易形成析出相，增加了冶炼难度。

现有技术的预硬化塑料模具钢普遍具有制造成本高，淬火裂纹敏感性高的缺点。

当前我国模具制造业日益向通用化、高效率、短制造周期发展，同时节能减排及绿色钢铁也是行业发展的趋势，为适应这些发展的需要，预硬型塑料模具钢的生产周期，生产成本，钢材均匀性也日益受到关注。

因此，需要开发一种具有良好机械加工性能，缩短生产周期，降低钢制造成本，克服淬火裂纹敏感性高的缺点的新型预硬化塑料模具钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种预硬化塑料模具钢。

本发明利用V的微合金析出强化作用，替代了贵金属Ni合金，降低了材料的合金成本，并利用控轧控冷和回火处理，保证了预硬化(或预硬型)塑料模具钢所要求达到的硬度30-40HRC，且获得均匀的贝氏体组织，具有良好机械加工性能。避免了调质热处理工艺，缩短了生产周期，克服预硬化塑料模具钢制造成本高，淬火裂纹敏感性高的缺点。

为实现上述目的，本发明的预硬化塑料模具钢，其化学成分如下(重量％)：C：0.35-0.45％，Si：0.25-0.35％，Mn：1.30-1.80％，Cr：1.5-2.0％，Mo：0.1-0.3％，V：0.04-0.12％，P≤0.02％，S≤0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。

除非另有指明，本发明中元素成分的含量均为重量百分数。

本发明的另一个目的是提供上述预硬型塑料模具钢的制造方法。

本发明的预硬型塑料模具钢的制造方法，包括如下步骤：按上述成分冶炼，及LF+RH精炼(LF钢包精炼，目的是调成分，调温度，脱硫，造渣；RH精炼全称RH真空循环脱气精炼)模具钢，采用模铸浇注。本发明中采用LF脱硫、合金化，RH去除夹杂和有害气体，模铸是为了获得大截面的板坯。浇注后的热加工要求控制钢锭均热温度为1150-1250℃，终轧温度控制在860-950℃。轧制之后直接进行空冷冷却，冷却到200℃以下再进行550-650℃回火，获得硬度水平30-40HRC的贝氏体模块。

有益效果

本发明采用微量钒合金化替代价格昂贵的镍合金，并利用钒的析出强化功能和适当的生产工艺相配合，得到了性能优良的贝氏体塑料模具钢。在达到与现有预硬型塑料模具钢等同性能水平的情况下，改进了生产工艺，省掉了调质热处理工序，从而可缩短生产周期，降低成本，有利于扩大产能。

附图说明