專利名稱：一種馬氏體加粒狀貝氏體塑料模具鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種馬氏體加粒狀貝氏體塑料模具鋼及 其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著塑料制品的迅速推廣應(yīng)用，塑料模具的生產(chǎn)和技術(shù)在近年來(lái)取得了迅速發(fā) 展，相應(yīng)的塑料模具用鋼也取得迅速發(fā)展。國(guó)際上一些工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的塑料模具的總產(chǎn)值 已占模具總產(chǎn)值的近一半，而且這個(gè)比例還在不斷上升，塑料模具鋼也已形成一個(gè)專用鋼 系列。隨著我國(guó)塑料工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)塑料模具工業(yè)也跳躍式發(fā)展，其產(chǎn)值已躍居模具 工業(yè)總產(chǎn)值的首位，但是我國(guó)塑料模具鋼的發(fā)展比較滯后，至今還未能形成完整的塑料鋼 種系列。由于硬度均勻、加工性能及力學(xué)性能好、模具變形小，調(diào)質(zhì)態(tài)預(yù)硬化模具鋼得到廣 泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鋼由于含有的C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S、B元素，具有良好的淬透性，熱處 理淬火過程中較低的冷卻速度下或熱加工后直接風(fēng)冷即可獲得馬氏體+粒狀貝氏體組織， 具有良好的截面硬度均勻性及極佳的鏡面拋光性能，是一種理想的預(yù)硬化模具鋼。本發(fā)明提供一種馬氏體加粒狀貝氏體塑料模具鋼，其各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.35 - 0. 50%C,0. 20 一 0. 80%Si, 1. 10 一 1. 60%Mn, 1. 70 一 2. 00%Cr,0. 30 一 0. 55%Mo, Ni ^ 1. 15%, P^O. 030%, S^O. 030%, B^O. 005%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。其中B優(yōu)選 0. 0005 - 0. 005%。該鋼由馬氏體加粒狀貝氏體組成，鋼中馬氏體體積百分比為60 - 90%。制備上述塑料模具鋼的第一種方法為熱加工冷至室溫后，重新在熱處理爐中加 熱鋼至800 - 920°C，保溫時(shí)間為6 - 30min,以0. 02 — 20°C /s的速率冷卻到室溫。其中 在熱處理爐中加熱溫度優(yōu)選830 - 9000C
制備上述塑料模具鋼的第二種方法為熱加工冷至室溫后，重新在熱處理爐中加 熱鋼至800 - 9200C，保溫時(shí)間為6 - 30min,以0. 02 — 20°C /s的速率冷卻到室溫，然后進(jìn) 行100 — 600°C回火。其中在熱處理爐中加熱溫度優(yōu)選830 - 890°C。制備上述塑料模具鋼的第三種方法為熱加工風(fēng)冷至室溫。制備上述塑料模具鋼的第四種方法為熱加工風(fēng)冷至室溫，然后進(jìn)行100 - 6000C 回火。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1.多種合金成分并存，并且各種合金成分含量可控，克服了現(xiàn)有技術(shù)中各種合金成分 和組分的缺陷，例如現(xiàn)有技術(shù)中沒有如本申請(qǐng)同時(shí)具有C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S、B元素， 也沒有上述元素的含量范圍。當(dāng)具備上述條件時(shí)，鋼的綜合性能優(yōu)異。2.制備工藝簡(jiǎn)單，加工缺陷少，制備成本低廉。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不局限于下列實(shí)施例。實(shí)施例中塑料 模具鋼的化學(xué)成分如表1所示，塑料模具鋼的制備工藝如表2所示，塑料模具鋼的馬氏體體 積百分?jǐn)?shù)及性能如表3所示。表1塑料模具鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
實(shí)施例CSiMnPSCrMoNiB實(shí)施例10. 350. 801. 600. 0130. 0021. 710. 521. 140.0005實(shí)施例20. 380. 751. 450. 01601. 960. 501. 100. 002實(shí)施例30. 420. 621. 120. 0180. 0061. 800. 450. 250實(shí)施例40. 360. 781. 5600. 0011. 740. 551. 000. 0025實(shí)施例50. 410. 551. 310. 0100. 0072. 000. 420. 220. 0005實(shí)施例60. 500. 201. 2000. 0031. 770. 3000實(shí)施例70. 390. 701. 500. 0140. 0041. 930. 400. 890. 004實(shí)施例80. 480. 2821. 260. 01301. 890. 3300. 0008實(shí)施例90. 440. 391. 410. 0020. 00061. 830. 360. 500. 0006實(shí)施例100. 460. 481. 380. 0090. 00081. 860. 380. 560.0003
表2塑料模具鋼的制備工藝
實(shí)施例熱加工工藝熱處理爐中 JB^B 3 日 PTiP保溫時(shí)_ mill冷卻速度" S回火溫度υ實(shí)施例1SOO300—05-實(shí)施例2熱加工后風(fēng)冷---550實(shí)施例3常規(guī)工藝820155250實(shí)施例4熱加工后風(fēng)冷---300實(shí)施例5常規(guī)工藝8402515400實(shí)施例6熱加工后風(fēng)冷----實(shí)施例7常規(guī)工藝SfiO100.1150實(shí)施例S熱加工后風(fēng)冷----實(shí)施例PSSO610-實(shí)施例10熱加工后風(fēng)冷---150
表3塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能實(shí)施例1
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例1所示。按表2實(shí)施例1所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例1所示。實(shí)施例2
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例2所示。按表2實(shí)施例2所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例2所示。實(shí)施例3
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例3所示。按表2實(shí)施例3所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例3所示。實(shí)施例4
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例4所示。按表2實(shí)施例4所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例4所示。實(shí)施例5
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例5所示。按表2實(shí)施例5所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例5所示。實(shí)施例6
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例6所示。按表2實(shí)施例6所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例6所示。實(shí)施例7
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例7所示。按表2實(shí)施例7所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例7所示。實(shí)施例8
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例8所示。按表2實(shí)施例8所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例8所示。實(shí)施例9
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1中實(shí)施例9所示。按表2實(shí)施例9所示工藝制備 本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例9所示。實(shí)施例10
目標(biāo)產(chǎn)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表ι中實(shí)施例10所示。按表2實(shí)施例10所示工藝制 備本發(fā)明鋼。塑料模具鋼的馬氏體體積百分?jǐn)?shù)及性能如表3實(shí)施例10所示。
權(quán)利要求
本發(fā)明提供一種馬氏體加粒狀貝氏體塑料模具鋼，其各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.35－0.50%C，0.20－0.80%Si，1.10－1.60%Mn，1.70－2.00%Cr，0.30－0.55%Mo，Ni≤1.15%，P≤0.030%，S≤0.030%，B≤0.005%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼，其特征在于B優(yōu)選0.0005 - 0. 005%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼，其特征在于該鋼由馬氏體加粒狀貝氏體組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼，其特征在于鋼中馬氏體體積百分比為60-90%。
5.如權(quán)利要求1一 4所述的塑料模具鋼的制備方法，其特征在于，該方法為熱加工 冷至室溫后，重新在熱處理爐中加熱鋼至800 - 920°C，保溫時(shí)間為6 - 30min,以0. 02 — 20 0C /s的速率冷卻到室溫。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于在熱處理爐中加熱溫度優(yōu)選830- 900°C。
7.制備權(quán)利要求1一 4任一塑料模具鋼的方法，其特征在于包括以下步驟熱加工冷 至室溫后，重新在熱處理爐中加熱鋼至800 - 920°C，保溫時(shí)間為6 - 30min,以0. 02 — 200C /s的速率冷卻到室溫，然后進(jìn)行100 - 600°C回火。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于在熱處理爐中加熱溫度優(yōu)選830- 900°C。
9.制備權(quán)利要求1一 4任一塑料模具鋼的方法，其特征在于包括以下步驟熱加工風(fēng) 冷至室溫。
10.制備權(quán)利要求1一 4任一塑料模具鋼的方法，其特征在于包括以下步驟熱加工風(fēng) 冷至室溫，然后進(jìn)行100 - 600°C回火。全文摘要
本發(fā)明涉及一種馬氏體加粒狀貝氏體塑料模具鋼及其制備方法，屬于鋼鐵材料制造領(lǐng)域，該模具鋼由馬氏體加粒狀貝氏體組成，鋼中馬氏體體積百分比為60－90%，經(jīng)熱加工冷至室溫后，重新將材料加熱至800－920℃保溫，以0.02－20℃/s冷至室溫，之后可進(jìn)行100－600℃回火，即可制備獲得本發(fā)明所述的塑料模具鋼。該模具鋼具有高強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率、優(yōu)異的沖擊韌性。
文檔編號(hào)C21D8/00GK101956136SQ20101052644
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者左秀榮, 李勇, 楊曉, 王振偉, 王淼輝, 葛學(xué)元, 陳蘊(yùn)博 申請(qǐng)人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心;鄭州大學(xué)