專利名稱：一種含氮耐蝕塑料模具鋼及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氮耐蝕塑料模具鋼。本發(fā)明涉及一種含氮耐蝕塑料模具鋼及其 制備方法，屬特種合金模具鋼制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
耐蝕塑料模具鋼是模具鋼中的高檔產(chǎn)品，目前世界各國(guó)均致力于耐腐蝕模具鋼的 產(chǎn)品開發(fā)，瑞典一勝百開發(fā)出不銹鋼模具鋼S-136、S-136SUPREME及168S，具有良好的耐腐 蝕性及機(jī)械加工性能；奧地利百祿鋼廠已研制出高氮耐腐蝕模具鋼M333，具有極佳的韌性 和拋光性能。針對(duì)我國(guó)模具市場(chǎng)對(duì)耐腐蝕塑料模具鋼需求的不斷增大，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)目前還未 見國(guó)產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，該類產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在塑料模具鋼中增氮不僅此能提材 料的強(qiáng)度和耐磨性，更重要的是能顯著提高鋼的耐腐蝕性能。旨在開發(fā)出國(guó)產(chǎn)高端含氮耐 腐蝕塑料模具鋼，提升寶鋼模具鋼產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，縮小我國(guó)在耐腐蝕塑料模具鋼方面 與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含氮耐蝕塑料模具鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種含氮耐蝕塑料模具鋼，其特征在于具有以下的化學(xué)成分及重量百分比
C 0. 2 0. 4%,Si0. 5 0. 8%,
Mn 0. 5 0. 7%,Cr13. 0 17. 0%,
Mo 0. 8 1. 5%,Ni0. 1 0. 3%,
P <0.02%,S< 0.005%,
N0.08 0. 30%,Fe余量。 本發(fā)明一種含氮耐蝕塑料模具鋼的制備方法，其特征在于該工藝具有以下的過程 和步驟
(a)熔煉按照上述三種實(shí)例的含氮耐蝕塑料模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進(jìn)行配 料、熔煉；在鋼液溫度保持在1500°C 1700°C時(shí)，往鋼液中添加氮化鉻鐵進(jìn)行熔煉，然后澆 注鋼錠；
(b)電渣重熔利用電流通過電渣層產(chǎn)生電阻熱來熔化自耗電極的合金母材，液體金 屬以熔滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬熔池內(nèi)，鋼錠由下而上逐步結(jié)晶；電渣重 熔后可降低氣體和夾雜物的含量，并獲得成份均勻、組織致密、質(zhì)量高的鋼錠；
(c)高溫均勻化再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C，保溫6 10小時(shí)，以改善材料的 凝固組織與成分均勻性；
(d)鍛造再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C，進(jìn)行粗鍛，終鍛溫度940°C，得到鍛
件；
(e)球化退火將鍛件在83(T860°C保溫；Γ5小時(shí)，接著以每小時(shí)30°C的冷卻速度 爐冷，當(dāng)溫度冷卻到730°C，保溫4飛小時(shí)，然后以每小時(shí)30°C的冷卻速度爐冷，溫度達(dá)到
3550°C后空冷；
(f)熱處理工藝含氮耐蝕塑料模具鋼淬火溫度在102(T106(TC油淬；回火溫度 40(T600°C，回火時(shí)間2 6小時(shí)。本發(fā)明的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)及效果
本發(fā)明的模具鋼的淬火硬度可高達(dá)54 56HRC，在500 540°C回火4h后硬度為46 52HRC。按GB229-94開U型缺口進(jìn)行室溫沖擊，其沖擊韌性AK值最高達(dá)14 18J。通過合 金化優(yōu)化設(shè)計(jì)以及熱處理工藝，本發(fā)明合金模具鋼與4Crl6Mo鋼在同熱處理工藝及同硬度 下相比，其沖擊韌性有了明顯的提高。


圖1為本發(fā)明鋼與4Crl6Mo鋼淬火后的回火工藝硬度曲線對(duì)比曲線圖。圖2為本發(fā)明4Cr 16MoN-0. 08組織鋼硬度在48HRC的金相組織圖 圖3為本發(fā)明4Crl6MoN-0. 15組織鋼硬度在48HRC的金相組織圖
圖4為本發(fā)明4Crl6MoN-0. 23組織鋼硬度在48HRC的金相組織圖 圖5為本發(fā)明4Crl6Mo鋼硬度在48HRC的金相組織圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一化學(xué)成分及其重量百分比:C 0. 4%, Si 0. 69%, Mn 0. 64%, Ni 0. 13%, Cr 16. 1%，Mo 1. 10%, P 0. 017%, S 0. 005%, N 0. 08%, Fe 余量。制備過程和步驟
(a)熔煉按照上述三種實(shí)例的含氮耐蝕塑料模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進(jìn)行配 料、熔煉；在鋼液溫度保持在1500°C 1700°C時(shí)，往鋼液中添加氮化鉻鐵進(jìn)行熔煉，然后澆 注鋼錠。(b)電渣重熔利用電流通過電渣層產(chǎn)生電阻熱來熔化自耗電極的合金母材，液 體金屬以熔滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬熔池內(nèi)，鋼錠由下而上逐步結(jié)晶。電 渣重熔后可降低氣體和夾雜物的含量，并獲得成份均勻、組織致密、質(zhì)量高的鋼錠。重熔時(shí) 合金得到進(jìn)一步精煉，夾雜物去除是通過渣洗和在熔池中上浮。合金的持久性能和塑性都 得到提高，消除或減輕了各種宏觀和顯微缺陷。(C)高溫均勻化再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C，保溫6 10小時(shí)，以改善材 料的凝固組織與成分均勻性。(d)鍛造再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C，進(jìn)行粗鍛，終鍛溫度940°C，得到 鍛件；
(e)球化退火將鍛件在83(T860°C保溫3飛小時(shí)，接著以每小時(shí)30°C的冷卻速度 爐冷，當(dāng)溫度冷卻到730°C，保溫4飛小時(shí)，然后以每小時(shí)30°C的冷卻速度爐冷，溫度達(dá)到 550°C后空冷。最后熱處理工藝，在102(Tl060°C油淬；回火溫度40(T60(TC，回火時(shí)間2 6h。 最終制的產(chǎn)品。實(shí)施例二 化學(xué)成分及其重量百分比:C 0. 4%, Si 0. 63%, Mn 0. 63%, Ni 0. 16%, Cr 16. 1%，Mo 1. 15%, P 0. 02%, S 0. 005%, N 0. 15%, Fe 余量。本實(shí)施制備過程和步驟例二和實(shí)施例一完全相同的生產(chǎn)工藝。最終制得產(chǎn)品。
實(shí)施例三化學(xué)成分及其重量百分比C 0. 4%, Si 0. 68%, Mn 0. 64%, Ni 0. 18%, Cr 16. 1%，Mo 1. 13%, P 0. 02%, S 0. 005%, N 0. 23%, Fe 余量。本實(shí)施制備過程和步驟例二和實(shí)施例一完全相同的生產(chǎn)工藝。最終制得產(chǎn)品。性能測(cè)試
(1) 4Crl6MoN-0. 08、4Crl6MoN_0. 15、4Crl6MoN_0. 23 和 4Crl6Mo 的淬火后回火工藝 硬度測(cè)試曲線如其試驗(yàn)圖1所示。4Crl6MoN-0. 08 采用的工藝是在 1050°C淬火，530°C 回火 4 小時(shí)；4Crl6MoN_0. 15 和4Crl6MoN-0. 23采用的工藝是在1040°C淬火，540°C回火4小時(shí)，4Crl6Mo采用的工藝是 在1040°C淬火，500°C回火4h。四者回火后硬度在46 48HRC。4Crl6Mo鋼的化學(xué)成分如 表一所示
表一 4Crl6Mo鋼的化學(xué)成分
權(quán)利要求
一種含氮耐蝕塑料模具鋼，其特征在于該鋼具有以下的化學(xué)成分及重量百分含量為C 0.2～0.4%， Si 0.5～0.8%，Mn0.5～0.7%， Cr 13.0～17.0%，Mo0.8～1.5%， Ni 0.1 ~0.3%P ＜0.02%， S＜0.005%， N0.08～0.30%， Fe余量。
2. 一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氮耐蝕塑料模具鋼的方法，其特征在于該方法具 有以下的過程和步驟(a)熔煉按照權(quán)利要求1所述成分及重量百分含量進(jìn)行配料、熔煉；在鋼液溫度保持 在1500°C 1700°C時(shí)，往鋼液中添加氮化鉻鐵進(jìn)行熔煉，然后澆注鋼錠；(b)電渣重熔利用電流通過電渣層產(chǎn)生電阻熱來熔化自耗電極的合金母材，液體金 屬以熔滴形式經(jīng)渣層下落至水冷結(jié)晶器中的金屬熔池內(nèi)，鋼錠由下而上逐步結(jié)晶；電渣重 熔后可降低氣體和夾雜物的含量，并獲得成份均勻、組織致密、質(zhì)量高的鋼錠；(c)高溫均勻化再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C，保溫6 10小時(shí)，以改善材料 的凝固組織與成分均勻性；(d)鍛造再將上述鋼錠加熱至1200 1250°C進(jìn)行粗鍛，終鍛溫度940°C，得到鍛件；(e)球化退火將鍛件在83(T860°C保溫3飛小時(shí)，接著以每小時(shí)30°C的冷卻速度 爐冷，當(dāng)溫度冷卻到730°C，保溫4飛小時(shí)，然后以每小時(shí)30°C的冷卻速度爐冷，溫度達(dá)到 550°C后空冷；(f)熱處理工藝含氮耐蝕塑料模具鋼淬火溫度在102(Γ1060 油淬；在40(T60(TC 溫度下回火，回火時(shí)間2飛小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含氮耐蝕塑料模具鋼材料，屬特種合金模具鋼制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的塑料模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比為C0.2～0.4%，Si 0.5～0.8%，Mn0.5～0.7%，Cr13.0～17.0%，Mo0.8～1.5%，P＜0.02%，S＜0.005%，N0.08～0.25%，F(xiàn)e余量。經(jīng)配料、熔煉；在鋼液溫度保持在1500℃～1700℃時(shí)，往鋼液中添加氮化鉻鐵進(jìn)行熔煉，然后澆注鋼錠、電渣重熔；在1200～1250℃高溫均勻化，再進(jìn)行鍛造，球化退火，最后在1020~1060℃油淬；回火溫度400~600℃，回火時(shí)間2~6小時(shí)，最終得到含氮耐蝕塑料模具鋼。本發(fā)明含氮耐蝕塑料作模具鋼的沖擊韌性AK值可達(dá)14~18J。
文檔編號(hào)B29C33/38GK101967608SQ20101054118
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者吳曉春, 莊郁健, 張洪奎, 袁森 申請(qǐng)人:上海大學(xué)