本發(fā)明涉及模具鋼，尤其涉及一種塑料模具鋼及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、模具鋼是用來(lái)制造注塑模、冷沖模、熱鍛模、壓鑄模等模具的鋼材，其質(zhì)量直接影響著壓力加工工藝質(zhì)量、產(chǎn)品的精度產(chǎn)量和生產(chǎn)成本。塑料模具鋼是新型發(fā)展起來(lái)一種模具鋼，一般塑料模具鋼用正火的45和40cr經(jīng)調(diào)質(zhì)后得到，因而模具鋼的硬度低、耐磨性差、表面粗糙度值高，且加工出來(lái)的塑料產(chǎn)品外觀質(zhì)量較差，而且模具鋼使用壽命低；而精密塑料模具鋼及硬度高塑料模具鋼采用crwmo、cr12mov等合金工具鋼制備得到，不僅機(jī)械加工性能差，而且難以加工復(fù)雜的型腔，更無(wú)法解決熱處理變形問題。

2、塑料模具鋼在家電產(chǎn)品模具中也得到了廣泛應(yīng)用，但是塑料模具鋼的硬質(zhì)點(diǎn)易導(dǎo)致加工過程斷刀，另一方面家電行業(yè)要求較高，加工成模具使用失效后造成的成本及影響較大，故需確保成品組織及硬度均勻性要求極高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種塑料模具鋼及其制備方法，本申請(qǐng)?zhí)峁┑乃芰夏＞咪摽梢员ＷC組織和硬度的均勻性。

2、有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N塑料模具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：c?0.31~0.36%，si?0.25~0.40%，mn?0.55~0.80%，cr?7.50~8.50%，ni?0.10~0.30%，mo?0.50~0.70%，v?0.50~0.70%，al?0.01~0.04%，[n]?0.035~0.045%，余量為fe。

3、優(yōu)選的，所述塑料模具鋼的p≤0.20%，s≤0.005%，[o]≤0.0020%。

4、優(yōu)選的，所述塑料模具鋼包括：c?0.33~0.35%，si?0.31~0.39%，mn?0.62~0.75%，cr7.96~8.40%，ni?0.19~0.28%，mo?0.62~0.68%，v?0.59~0.68%，al?0.02~0.03%，[n]?0.038~0.042%，p≤0.15%，s≤0.002%，[o]≤0.0015%，余量為fe。

5、本申請(qǐng)還提供了所述的塑料模具鋼的制備方法，包括以下步驟：

6、s1）將鋼錠加熱至550~650℃，第一次保溫后加熱至800~900℃，第二次保溫后加熱至1200~1300℃后第三次保溫；所述鋼錠的成分為權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的塑料模具鋼的成分；

7、s2）將步驟s1）得到的鋼錠進(jìn)行鍛造，將鍛造后的鋼錠退火；

8、s3）將步驟s2）得到的鋼錠以200~300℃第一次保溫后加熱至800~900℃，第二次保溫后加熱至1000~1100℃第三次保溫后淬火；

9、s4）將淬火后的鋼錠進(jìn)行回火處理。

10、優(yōu)選的，所述鍛造的開鍛溫度≥1050℃，終鍛溫度≥850℃；所述鍛造采用三次鐓拔和fm法結(jié)合的鍛造方式，所述三次鐓拔的鐓粗至≤h0/2后開始fm法鍛造；所述h0為鋼錠的初始高度。

11、優(yōu)選的，所述退火具體為：

12、將鍛造后的鋼錠由400~500℃以30~50℃/h的速率升溫至850~900℃，保溫14~17h后以10~30℃/h降溫至720~750℃，保溫16~19h后降溫至≤350℃出爐。

13、優(yōu)選的，步驟s3）中，所述淬火的冷卻方式具體為：

14、將鋼錠在淬火液中淬火冷卻至大面中心最高返溫300~350℃，空冷至80~100℃。

15、優(yōu)選的，所述回火處理具體為：

16、將淬火后的鋼錠升溫至200~300℃，保溫27~36h后空冷。

17、優(yōu)選的，步驟s1）中，所述第一次保溫的時(shí)間為5~7h，所述550~650℃至所述800~900℃的升溫速率為30~50℃/h，所述第二次保溫的時(shí)間為6~8h，所述800~900℃至所述1200~1300℃的升溫速率為70~100℃，所述第三次保溫的時(shí)間為20~25h。

18、優(yōu)選的，步驟s3）中，所述第一次保溫的時(shí)間為3~6h，所述200~300℃升溫至800~900℃的速率為10~40℃/h，所述第二次保溫的時(shí)間為4~6h，所述800~900℃升溫至1000~1100℃的速率為50~80℃/h，所述第三次保溫的時(shí)間為0.015d+2~3h，d為鍛造后的鋼錠的厚度。

19、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N塑料模具鋼的制備方法，其首先將鋼錠以特定的加熱制度加熱，再進(jìn)行鍛造，鍛造后的鋼錠退火后以特定的淬火制度進(jìn)行淬火，最后回火，即得到塑料模具鋼；本申請(qǐng)?jiān)阱懺烨安捎锰囟ǖ募訜嶂贫韧ㄟ^高溫、長(zhǎng)時(shí)間均質(zhì)化，可以改善偏析，提高鋼錠中合金元素均勻性分布，鍛造后的退火使鋼錠組織中的碳化物呈球狀分布，以為后續(xù)熱處理作組織準(zhǔn)備；在淬火的過程中特定的加熱制度使碳化物盡量溶進(jìn)基體，同時(shí)保證晶粒與馬氏體板條尺寸不失控長(zhǎng)大，冷卻方式使基體能均勻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最終保證塑料模具鋼的硬度和組織均勻性。

技術(shù)特征：

1.一種塑料模具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：c?0.31~0.36%，si?0.25~0.40%，mn?0.55~0.80%，cr?7.50~8.50%，ni?0.10~0.30%，mo?0.50~0.70%，v?0.50~0.70%，al?0.01~0.04%，[n]?0.035~0.045%，余量為fe。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼，其特征在于，所述塑料模具鋼的p≤0.20%，s≤0.005%，[o]≤0.0020%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼，其特征在于，所述塑料模具鋼包括：c?0.33~0.35%，si?0.31~0.39%，mn?0.62~0.75%，cr?7.96~8.40%，ni?0.19~0.28%，mo?0.62~0.68%，v0.59~0.68%，al?0.02~0.03%，[n]?0.038~0.042%，p≤0.15%，s≤0.002%，[o]≤0.0015%，余量為fe。

4.權(quán)利要求1所述的塑料模具鋼的制備方法，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鍛造的開鍛溫度≥1050℃，終鍛溫度≥850℃；所述鍛造采用三次鐓拔和fm法結(jié)合的鍛造方式，所述三次鐓拔的鐓粗至≤h0/2后開始fm法鍛造；所述h0為鋼錠的初始高度。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述退火具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟s3）中，所述淬火的冷卻方式具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述回火處理具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟s1）中，所述第一次保溫的時(shí)間為5~7h，所述550~650℃至所述800~900℃的升溫速率為30~50℃/h，所述第二次保溫的時(shí)間為6~8h，所述800~900℃至所述1200~1300℃的升溫速率為70~100℃，所述第三次保溫的時(shí)間為20~25h。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟s3）中，所述第一次保溫的時(shí)間為3~6h，所述200~300℃升溫至800~900℃的速率為10~40℃/h，所述第二次保溫的時(shí)間為4~6h，所述800~900℃升溫至1000~1100℃的速率為50~80℃/h，所述第三次保溫的時(shí)間為0.015d+2~3h，d為鍛造后的鋼錠的厚度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種塑料模具鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括：C?0.31~0.36%，Si?0.25~0.40%，Mn?0.55~0.80%，Cr?7.50~8.50%，Ni?0.10~0.30%，Mo?0.50~0.70%，V?0.50~0.70%，Al?0.01~0.04%，[N]0.035~0.045%，余量為Fe。本申請(qǐng)還提供了塑料模具鋼的制備方法。本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N塑料模具鋼及其制備方法，本申請(qǐng)通過調(diào)控塑料模具鋼的成分，并采用“鋼錠鍛造成材+特殊熱處理工藝”的制備方法，制備得到了高品質(zhì)、大截面的塑料模具鋼。

技術(shù)研發(fā)人員：唐佳麗,吳欣容,陳煒,習(xí)家容,蔡武,張璨,文澤龍,薛彥華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10