CN101760701B - 一种合金塑料模具钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合金塑料模具钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C0.30-0.50％，Si 0.20-0.50％，Mn 0.80-1.80％，P≤0.02％，S≤0.01％，Mo 0.10-0.50％，B0.001-0.003％，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。本发明方法主要包括电炉冶炼，加热轧制，回火及硬度检验。本发明方法生产的钢板具有良好的强韧性匹配，同时又不降低厚板的焊接性能；并且具有优良的加工性能、抛光性、耐腐蚀及耐磨性，目前主要用于尺寸较大和形状复杂、精度要求较高的模具上。

Description

一种合金塑料模具钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种合金塑料模具钢板，同时还涉及该合金塑料模具钢板的生产方法，属于合金钢制造技术领域。

背景技术

传统塑料模具钢具有高合金含量所带来的成本较高、工艺流程长等缺点。国内塑料模具钢行业用钢多来自进口或国内生产的变通钢种，牌号如日本的NAK80、瑞典的718、美国的P20等，合金含量较高，钢板成本价格上升。且上述几种进口钢价格普遍很高。

随着塑料模具钢加工行业的迅猛发展，模具制造业对其材料要求：一是材料的高质量，二是材料的低成本。但由于市场上提供的钢板交货期较长、材料板宽较窄、价格偏高规格范围较窄，无法满足竞争日益激烈的模具钢加工行业的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金塑料模具钢板，以解决目前该类钢板生产成本偏高的问题。

同时，本发明的目的还在于提供一种合金塑料模具钢板的生产方法，以解决目前该类钢板板宽较窄、交货期较长的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种合金塑料模具钢板，由以下重量百分含量的化学成分组成：C0.30-0.50％，Si0.20-0.50％，Mn0.80-1.80％，P≤0.02％，S≤0.01％，Mo0.10-0.50％，B0.001-0.003％，Cr1.40-2.00％，Ti0.015-0.04％，V0.01-0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的中碳合金塑料模具钢采用Cr-Mo-V-B系微合金元素复合强化，经过合理的热处理工艺，获得良好的强韧性匹配，同时又不降低厚板的焊接性能。所述的钢厚度为20-200mm。本发明中，C含量在0.30-0.50％之间，C对模具钢的硬度影响很大，是钢的主要强化元素；Si含量在0.20-0.50％之间，Si主要以固溶强化形式提高钢的强度，但不可含量过高，以免降低钢的韧性；Mn含量选择在0.80-1.80％，Mn主要起固溶强化和降低相变温度提高钢板强度的作用，能显著提高钢的淬透性，随Mn含量的增加，钢板的强度显著提高，塑性和低温冲击韧性略有下降；Cr含量在1.40-2.00％，Cr能增加奥氏体过冷能力，降低马氏体和贝氏体的转变温度，空冷状态下促进贝氏体的形成，另外当Cr含量≥1.50％时还可以提高钢板耐大气腐蚀性能；Mo含量0.10-0.50％，B含量0.001-0.003％，适量的Mo和B能显著增加钢的淬透性，推迟过冷奥氏体向珠光体转变，通过Mo和B的复合添加，基本可以消除钢中珠光体的生成；Cr、Mo含量低于国外同类钢种，既满足钢板硬度性能需求，又起到节约合金，降低成本的作用；V含量0.01-0.04％，V具有较高的析出强化作用，用来提高钢的强度；Ti含量为0.015-0.04％，Ti是强烈的固N元素，细小的TiN粒子可有效地阻碍钢在加热时的奥氏体晶粒长大；低的P、S含量是为了保证钢质纯净。

同时，本发明的技术方案还在于采用了一种合金塑料模具钢板的生产方法，包括以下步骤：

(1)冶炼步骤：采用超高功率电炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Cr、V含量，吊包前调Ti、B；

(2)加热轧制步骤：

加热：加热制度按II组钢加热工艺执行，钢坯在连续炉加热，加热温度1200-1270℃，加热速度10-12cm/min；

轧制、晾钢：采用了I型轧制工艺，即奥氏体再结晶区控制轧制。选择高温低速、大压下轧制，终轧温度≤950℃，以尽量减少奥氏体晶粒尺寸长大；

所述钢坯需温清温送温装，避免钢锭表面炸裂；轧制后不浇水，进行自然状态下空冷冷却，严禁热堆垛，通过合金成分上的调节，可以在空冷状态下获得贝氏体组织，获得较理想的原始硬度，以备通过回火调整硬度区间；

(3)回火及硬度检验步骤：回火温度为480-570℃，保温系数为4-5min/mm，现场逐张钢板里氏硬度计检验，检验能代表整张钢板硬度均匀性能的5个部位(钢板4个角部与中心5个位置)，最终获得相一致的硬度区间280-340HB，判定成品硬度性能合格。

采用本发明方法生产的钢板，硬度≥280HB，整板硬度均匀性良好，内部组织致密，钢质纯净，板型良好，不平度为≤7mm/m，可减少制作方的制作钢板矫平费用50元/吨；规格范围广，厚度20-200mm；并且材料均采用预硬化交货，无须再进行热处理可直接加工使用，减少了用户工作强度，节约了工时；由于本发明钢有优良的加工性能、抛光性、耐腐蚀及耐磨性，目前用于尺寸较大和形状复杂、精度要求较高的模具上；其轧制工艺简单，成本较低，交货期短，易于操作，成材率高，适合于所有厚板厂生产。

具体实施方式

实施例1

本实施例的合金塑料模具钢各成分的重量百分含量组成为：C0.35％、Si0.38％、Mn1.15％、P0.012％、S0.003％、Mo0.12％、、Cr1.51％、V0.018％、B0.0018％、Ti0.025％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本实施例的合金塑料模具钢的生产方法如下：

(1)冶炼步骤：采用超高功率电炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Cr、V含量，吊包前调Ti、B；

(2)加热轧制步骤：

加热：加热制度按II组钢加热工艺执行，钢坯在连续炉加热，加热温度1200-1270℃，加热速度10-12cm/min；

轧制、晾钢：采用了I型轧制工艺，即奥氏体再结晶区控制轧制。选择高温低速、大压下轧制，终轧温度≤950℃，以尽量减少奥氏体晶粒尺寸长大。300mm厚连铸坯轧成50mm钢板，压缩比为6；

轧制后不浇水，进行自然状态下空冷冷却，严禁热堆垛，通过合金成分上的调节，可以在空冷状态下获得贝氏体组织，获得较理想的原始硬度，以备通过回火调整硬度区间；

(3)回火及硬度检验步骤：回火温度为480-570℃，保温系数为4-5min/mm，现场逐张钢板里氏硬度计检验，检验能代表整张钢板硬度均匀性能的5个部位(钢板4个角部与中心5个位置)，最终获得相一致的硬度区间280-340HB，判定成品硬度性能合格。

本实施例方法生产的钢板的性能参数为：探伤JB/T4730.3-2005 I级合格，整板5点硬度性能：329HB、325HB、331HB、330HB、328HB，整板硬度平均值329HB。

实施例2

本实施例的合金塑料模具钢各成分的重量百分含量组成为：C0.39％、Si0.38％、Mn1.22％、P0.0012％、S0.002％、Mo0.20％、Cr1.60％、V0.020％、B0.0018％、Ti0.024％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本实施例的合金塑料模具钢的生产方法除轧制步骤中是将300mm厚连铸坯轧成150mm钢板(压缩比为2)外，其他步骤同实施例1中的步骤。

本实施例方法生产的钢板的性能参数为：探伤JB/T4730.3-2005 I级合格，整板5点硬度性能：317HB、323HB、324HB、320HB、328HB，整板硬度平均值322HB。

实施例3

本实施例的合金塑料模具钢各成分的重量百分含量组成为：C0.30％、Si0.20％、Mn0.80％、P0.0012％、S0.002％、Mo0.10％、Cr1.40％、V0.010％、B0.0010％、Ti0.015％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本实施例的合金塑料模具钢的生产方法除轧制步骤中是将300mm厚连铸坯轧成200mm钢板(压缩比为1.5)外，其他步骤同实施例1中的步骤。

本实施例方法生产的钢板的性能参数为：探伤SEL072-77 III级合格，整板5点硬度性能：311HB、309HB、307HB、312HB、315HB，整板硬度平均值311HB。

实施例4

本实施例的合金塑料模具钢各成分的重量百分含量组成为：C0.50％、Si0.50％、Mn1.80％、P0.0012％、S0.003％、Mo0.50％、Cr2.00％、V0.04％、B0.003％、Ti0.04％，余量为Fe及不可避免的夹杂。

本实施例的合金塑料模具钢的生产方法除轧制步骤中是将300mm厚连铸坯轧成20mm钢板(压缩比为15)外，其他步骤同实施例1中的步骤。

本实施例方法生产的钢板的性能参数为：探伤JB/T4730.3-2005 I级合格，整板5点硬度性能：317HB、323HB、324HB、320HB、328HB，整板硬度平均值322HB。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种合金塑料模具钢板，其特征在于：由以下重量百分含量的化学成分组成：

C 0.35-0.50％、Si 0.38-0.50％、Mn 1.15-1.80％、P≤0.02％、S≤0.01％、Mo 0.12-0.50％、B 0.0018-0.003％、Cr 1.51-2.00％、Ti 0.024-0.04％、V 0.018-0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质；所述合金塑料模具钢板的生产方法包括以下步骤：

(1)冶炼步骤：采用超高功率电炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Cr、V含量，吊包前调Ti、B；

(2)加热轧制步骤：钢坯在连续炉加热，加热温度1200-1270℃，加热速度10-12cm/min；采用I型控制轧制，即奥氏体再结晶区控制轧制，选择高温低速、大压下轧制，终轧温度≤950℃，以尽量减少奥氏体晶粒尺寸长大；

(3)回火及硬度检验步骤：回火温度为480-570℃，保温系数为4-5min/mm，现场硬度检验，得合格的成品。

2.根据权利要求1所述的一种合金塑料模具钢板，其特征在于：所述的钢厚度为20-200mm，钢板切头尾不切两纵边，毛边交货。

3.一种如权利要求1所述的合金塑料模具钢板的生产方法，其特征在于：所述生产方法包括以下步骤：

(1)冶炼步骤：采用超高功率电炉冶炼，选取优质钢种，熔化期采用大渣量流渣操作，真空脱碳；然后送入LF精炼炉内进行精炼，快速脱氧，根据脱S情况，微调Mn、Mo、Cr、V含量，吊包前调Ti、B；

(2)加热轧制步骤：钢坯在连续炉加热，加热温度1200-1270℃，加热速度10-12cm/min；采用I型控制轧制，即奥氏体再结晶区控制轧制，选择高温低速、大压下轧制，终轧温度≤950℃，以尽量减少奥氏体晶粒尺寸长大；

(3)回火及硬度检验步骤：回火温度为480-570℃，保温系数为4-5min/mm，现场硬度检验，得合格的成品。

4.根据权利要求3所述的一种合金塑料模具钢板的生产方法，其特征在于：步骤(2)中所述轧制后钢板需单独晾钢冷却。