一种经济型塑料型腔模具用钢及其制造方法技术

一种经济型塑料型腔模具用钢的制造方法，包括如下步骤：ａ）其化学成分质量百分比为：Ｃ　０．１０～０．２５、Ｓｉ　０．１０～０．５０、Ｍｎ　１．２０～１．８０、Ｃｒ１．２０～２．００、Ｎｉ　０．１０～０．３０、Ｓ≤０．０１０、Ｐ≤０．０２０、Ｖ　０．０５～０．３０、Ａｌ　０．０１０～０．０４０、Ｎ　０．００２～０．００６、Ｃａ　０．００１０～０．００６０、Ｔｉ／Ｎ＝３～５、余Ｆｅ；ｂ）冶炼、铸造成钢坯；ｃ）钢坯加热至１１５０～１２５０℃，保温时间按有效厚度１～１．５ｍｉｎ／ｍｍ计算；ｄ）在奥氏体再结晶的温度范围内进行终轧温度控制，终轧温度８７０～９５０℃；ｅ）终轧厚钢板采用单张板直接空冷方式，冷却速度０．２～１０．０℃／ｓ。本发明专利技术以Ｍｎ－Ｃｒ合金成分体系替代了Ｃｒ－Ｍｏ－Ｎｉ合金或Ｍｎ－Ｍｏ－Ｂ合金成分体系，降低制造成本；而且不需要调质热处理，降低了制造成本。

Economic type plastic cavity mould steel and manufacturing method thereof

Method for manufacturing steel an economic type plastic injection mould, which comprises the following steps: a) the chemical composition of quality percentage: C 0.10 ~ 0.25, 0.10 ~ 0.50 Si, Mn 1.20 ~ 1.80, Cr1.20 ~ 2, 0.10 ~ 0.30 Ni, S = 0.010, P = 0.020, 0.05, V ~ 0.30 Al 0.010 ~ 0.040, 0.002 ~ 0.006 N, Ca 0.0010 ~ 0.0060, Ti / N = 3 ~ 5, Fe; b) cast billet, billet heating smelting; c) to 1150 to 1250 DEG C, holding time according to the effective thickness of 1 ~ 1.5min / mm d) in austenite re calculation; In the temperature range of crystallization, the final rolling temperature is controlled, the final rolling temperature is 870~950 degrees; E) the end rolling thick steel plate adopts single plate direct air cooling mode, and the cooling rate is between 0.2 and 10 DEG C / s. The present invention in composition system MnCr alloy composition system instead of CrMoNi alloy or MnMoB alloy, reduce the manufacturing cost; and does not require tempering heat treatment, reduce manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及模具用钢及其制造方法，特别涉及一种经济型塑料型腔模 具用钢及其制造方法。
技术介绍
随着工业生产技术的发展和不断出现的新材料，塑料制品已经成为一 种重要的工业材料并广泛用于国民经济的各部门。从航天器到舰艇，从建 筑材料到农业生产，从家用电器到儿童玩具都离不开塑料制品。为此，不 少工业发达国家塑料模具的产值已经在模具制造业中位居首位。塑料模具 用钢按大类分，有模架模具制造用钢和型腔模具制造用钢，使用硬度要求为用于模架模具用钢的硬度为HRC22 24，代表钢种有日本钢 S50O55C，为调质型模架模具用钢，用于型腔模具用钢的硬度分为 HRC28 32、HRC33 37和HRC38 43，代表钢种有美国AISI标准的P20、 P20+Ni和日本Daido公司的NAK80，均为调质型型腔模具用钢。型腔模具用钢的钢板厚度通常在15 500mm之间，其关键技术是要 保证钢板厚度方向组织和硬度分布的均匀性，从而获得优良的抛光性能、 耐大气腐蚀性能和较低的气割裂纹敏感性。长期以来，型腔模具用钢均采 用中碳合金成分设计体系，钢中的Cr、 Ni、 Mo等贵金属含量较高，目的 是通过调质热处理工艺来获得制造模具时所需要的性能和硬度要求。如表1所示，有的专利采用Mn-Cr-Mo-Ni高合金成分体系，如中国专 利号CN86103713A， CN1576382A以及欧洲专利号EP0247415A2;有的专 利采用Cr-Mo-Ni-Cu高合金成分体系，如日本专利号JP2003-201537A、中 国专利号CN86103713A;有的专利是Mn-Mo-B合金成分体系，专利号有 中国专利公开号CN1224769A。中国专利公开号CN1224769A—种微合金塑料模具钢的制造方法， 其合金成分为(重量％) ， C0.20 0.30， Si0.10 0.60， Mn 1.70 2.50， P 0.035 0.080， S 0.010 0.040， Mo 0.20 0.50， V 0.05 0.20， B 0.0005 4.010， N 0.0050 0.0080， Ti/N=3 4，其余为Fe禾口不可避免的杂质。该专利关键性合金元素为C、 Mn、 Mo和B，这些元素虽然使钢具有 较高的淬透性，在热加工后空冷条件下也能获得单一的贝氏体组织。问题 是由于该钢的碳含量为0.20 0.25%之间，锰含量为1.70~2.50%，而且硼含 量为0.0005 0.0050%，由于碳、锰属于易偏析合金元素，过高的锰含量会 导致工业生产大截面板坯芯部偏析严重，而合金偏析严重的直接后果就是 板坯在热加工后芯部偏析带易获得脆性的马氏体组织。这种马氏体组织虽 然能通过后续高温回火热处理转变为回火索氏体组织，但回火索氏体硬度 与正常部位贝氏体组织硬度相差很大，由于芯部和其它部位组织不同，切 削加工性和抛光性能受到不良影响，并且硼含量在冶炼时难于精准控制。 因此，该专利技术专利虽然成功采用了非调质贝氏体钢的成分设计思路，但难 于保证一定厚度钢板整个截面组织和硬度的等同性和均匀性。中国专利公开号CN1576382A 机械加工性优异的塑料注射成型模具 用钢的专利，其合金成分为(重量％) ， C0.10 0.30%， Si 0.40 0.70%, Mn0.卯 1.500/0， S 0.005 0.020%， Cr 1.0 2.50%， Ni 0.10 0.50%， Mo 0.20 0.50%， V 0.0010 0.20%，其余为Fe和不可避免的杂质。该专利关键性合金元素为Cr、 Mo。这些元素匹配主要是提高钢的淬 透性，使该专利钢能在淬火(油淬)后得到马氏体组织，回火后转变为回 火索氏体和析出碳化物并起到钢的二次硬化作用。由于该专利钢是通过后续热处理(淬火+回火)来达到大截面塑料模 具钢的硬度和其它性能要求，调质后的硬度也能达到HRC29 31。问题是 大截面模块表面和中心在淬火过程(油淬)中的冷却速度极其不均匀性， 造成模块厚度上的组织邻硬度差距较大，同时淬火过程中形成的马氏体组 织，使大截面模块淬火裂纹敏感性提高。另外，钢在油淬时环境污染比较 严重，不利于绿色环保要求。<table>table see original document page 6</column></row><table>随着世界钢铁产量的突飞猛进，铁矿石贵金属Mo、 Ni价格的飙升， 造成型腔用塑料模具钢的价格也随之不断攀升。开发成本低且具有较好耐蚀性和抛光性、硬度在HRC28 32的型腔塑料模具用钢成为目前模具钢 生产企业的重要课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，具 有稳定的硬度值、力学性能和较好的抛光性能和耐湿热腐蚀性能，可用于 硬度为HRC28 32、钢板厚度《70mm型腔塑料模具。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是，一种经济型塑料型腔模具用钢，其化学成分质量百分比为c0.10~0.25Si0.10 0.50Mn1.20 1.80Cr1.20 2.00Ni0.10 0.30S《0.010P《0.020V0.05 0.30Al0.010 0.040N0.002 0.006Ca 0.0010 0.0060Ti/N=3~5其余为Fe和不可避免的杂质。碳0.10 0.25%，碳是钢中最经济、最基本的强化元素。通过固溶 强化和析出强化提高钢的强度和硬度，碳也是保证获得贝氏体组织的重要 元素。太低，则不能保证钢获得贝氏体组织及所需的力学性能指标；过高， 会增加钢在连铸或模铸过程中的偏析倾向，导致钢板偏析严重，最终成品 钢板芯部形成马氏体组织造成力学性能不合格。硅0.10~0.50%，适当Si是钢中有益脱氧剂，能与钢中钙铝一起形成易于上浮的钙铝硅酸盐夹杂物，提高钢质纯净度。但太高的硅含量会提高 钢的淬透性，形成钢板心部马氏体组织。锰1.20 1.80%，锰在钢中起固溶强化作用，是廉价的强化元素。Mn也是获得贝氏体组织的重要元素。锰含量太低，难以保证贝氏体淬透 性和改善钢水可浇铸性的Mn/Si比值；过高，则易产生板坯偏析现象，形成马氏体组织。铬1.20 2.00%，铬是提高钢淬透性和耐腐蚀性的关键性元素，是经济型塑料型腔模具用钢获得贝氏体组织和提高耐湿热腐蚀性能的重要合金元素。太高的铬，会导致钢中低熔点Cr-Mn复合氧化物的形成，在热加 工过程中形成表面裂纹。镍0.10 0.30%，适当的镍含量可以促进贝氏体组织转变，并改善钢 的韧性。但太高的镍含量会增加合金成本。钒0.05 0.30钒是强碳氮化物形成元素。由于钢中加入适量的钛， 钛与氮的形成温度较高，因此通过控制钛、氮的含量，使得钒主要与碳化 合。碳化钒析出温度较氮化钛和碳化钛低，在热轧时与热轧工艺匹配，通 过控制碳化钒的析出来细化组织和提高强度和韧性。钛/氮Ti/N=3 5，钛是强的固N元素，Ti/N的化学计量比为3.42， 利用0.02%左右的Ti就可固定钢中0.006%以下的N，在板坯连铸时可形 成细小的高温稳定的TiN析出相。这种细小的TiN粒子可有效地阻碍板坯 再加热时的奧氏体晶粒长大，同时，对高铬钢可以避免低熔点Cr-Mn复合 氧化物形成，防止表面裂纹产生。但其含量不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种经济型塑料型腔模具用钢，其化学成分质量百分比为：　Ｃ０．１０～０．２５　Ｓｉ０．１０～０．５０　Ｍｎ１．２０～１．８０　Ｃｒ１．２０～２．００　Ｎｉ０．１０～０．３０　Ｓ≤０．０１０　Ｐ≤０．０ ２０　Ｖ０．０５～０．３０　Ａｌ０．０１０～０．０４０　Ｎ０．００２～０．００６　Ｃａ０．００１０～０．００６０　Ｔｉ／Ｎ＝３～５　其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1. 一种经济型塑料型腔模具用钢，其化学成分质量百分比为C 0.10～0.25Si0.10～0.50Mn1.20～1.80Cr1.20～2.00Ni0.10～0.30S ≤0.010P ≤0.020V 0.05～0.30Al0.010～0.040N 0.002～0.006Ca0.0010～0.0060Ti/N＝3～5其余为Fe和不可避免的杂质。2. 如权利要求1所述的经济型塑料型腔模具用钢的制造方法，包括如下 步骤a) 其化学成分质量百分比为C 0.10 0.25、 Si 0.10-0.50、 Mn 1.20 1.80、 Cr 1.20~2.00、 Ni 0.10~0.30、 S《0.010、 P《0.020、 V 0.05~0.30、 Al 0.010 0.040、 N 0...

【专利技术属性】
技术研发人员：华蔚，江来珠，徐震，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]