一种大型塑模模块及其制造方法技术

一种大型塑模模块，其特征在于化学成分的重量百分配比为：Ｃ０．２０－０．３０ｗｔ％，Ｓｉ０．０８－０．２３ｗｔ％、Ｍｎ１．５５－１．７０ｗｔ％、Ｃｒ１．２０－１．３５ｗｔ％、Ｖ０．１２－０．３５ｗｔ％、Ｎｉ０．９０－１．２０ｗｔ％、Ｍｏ０．５５－０．７５ｗｔ％、Ｓ≤０．０１５ｗｔ％、Ｐ≤０．０２０ｗｔ％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种塑模模块及其冶金制造方法，尤其是涉及一种塑料模 具制造行业使用的大型塑模模块及其冶金制造方法。
技术介绍
模具钢模块按照用途来分一般可以分为热模模块和塑模模块，这两种模 具钢模块具有不同的用途，热模模块是用于制造金属成形模具，塑模模块是 用于制造塑料成形模具，塑模模块是当今模具行业使用最多的一种冶金产品。我国目前使用的塑模模块是采用国家标准GB/T1299-2002中的T22020材料制 造，其制造方法所涉及到的化学成份的配比、制造工艺以及冶金产品的性能 指标如下化学成份的配比C 0. 32-0. 40wt%， Si 0. 20-0. 80 wt%、 Mn 0. 60-1. 00 wt%、 Cr 1.40-2.00 wt%、 Mo 0.30-0.55 wt%、 S《0. 03 wt%、 P《0. 03wt%; 其工艺步骤依次为电弧炉炼钢一浇铸成钢锭一锻造成模块一预硬化热处理 一形成冶金产品。其中电弧炉完成炼钢之后浇铸成5 — 15吨钢锭，热处理 要求在大型的油淬槽中进行，这个过程是将锻造成形的塑模模块在热处理加 热炉中加热至830 — 87(TC保温3_4小时后移出加热炉放入大型油淬槽中进 行冷却。性能指标抗拉强度1010MPa;屈服强度920MPa;塑性延伸率9 %;截面收縮率38%;截面硬度差值A服C4采用这种制造方法生产的塑模模块存在着如下问题1) 电弧炉炼钢之后浇铸的锭型小，仅为5 — 15吨，使得模块产品的单件 重量在不超过10. 5吨，不能满足超过10. 5吨大型塑模模块的制造。2) 模块的热处理采用大型的油冷槽冷却，这不但需要投资大型的油冷槽 装置来满足模块的热处理需要，造成模块的制造成本高，而且还会在热处理 冷却的过程中产生大量的油雾散发在空气中，形成环境污染。3) 拉伸强度、塑性强度、塑性延伸率、截面面縮率等性能指标低，并且 其截面硬度差值大。而这些性能指标是模具行业衡量塑模模块质量高低的主 要性能指标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，以弥 补现有技术的不足，在提高塑模模块的性能指标的同时，降低其冶金制造成 本。本专利技术解决上述问题的技术方案为 一种大型塑模模块，化学成分的重量百分配比为C 0. 20-0. 30wt%， Si 0.08-0.23 wt%、 Mn 1.55-1.70 wt%、 Cr 1. 20-1. 35 wt%、 V 0. 12-0. 35 wt%、 Ni 0. 90-1. 20 wt%、 Mo 0. 55-0. 75 wt%、 S《0. 015 wt%、 P《0. 020 wt%，其余为Fe。C 0. 20-0. 30wt°/Q:碳元素是形成各种碳化物和基体组织的基本元素，也 是影响塑模模块，特别是大型塑模模块成份偏析的重要元素，碳含量的设计 较原来的T22020钢的碳含量下降了许多，主要是降低大型塑模模块的成份偏 析，从而降低塑模模块的硬度差值。另外，降低了碳元素含量至0. 20-0. 30wt% 的范围可以使得塑模模块在低温析出金属间化合物Fe7Mo6(称之为e相)，并 可发生e相和M6C碳化物的共析，增加模块基体的强度，从而使得模块的抗 拉强度和屈服强度提高。在模块从高温冷却过程中可以产生板条状马氏体组 织，这种板条状马氏体组织在550 — 65(TC的温度回火过程中分解为索氏体组 织并保留板条状马氏体位相，提高了基体的韧性，从而使得模块的塑性延伸 率和截面收縮率指标提高。Si 0.08-0.20 wt%:硅元素不是碳化物形成元素，硅元素虽然具有固溶 强化的作用，但是硅元素可以改变模块在预硬化热处理回火时碳化物的析出 数量，硅元素含量高于成份设计的上限，在一定的程度上会抑止了模块碳化 物在回火过程中的析出，不利于塑模模块强度的提高。由于这种塑模模块的 强度主要是依靠碳化物析出强化，因此，硅元素含量的设计较原来的T22020 钢的硅元素含量有一定程度的下降，减少硅元素的含量可以增加e相和M6C 碳化物在基体中的析出，提高强度性能指标。Mn 1.55-1.70 wt%:锰元素不是碳化物形成元素，锰元素可以细化珠光 体组织，并且锰元素可以显著提高模块的淬透性，特别是对于大型塑模模块 而言，提高锰元素含量显得尤其重要，锰元素的设计较原来的T22020高有增 加其目的也是增加塑模模块的淬透性，使得大型模块的热处理后的硬度差值 减小。Cr 1.20-1.35 wt%:络元素是碳化物形成元素，在合金元素中，铬元素与碳形成碳化物的结合力最强，络元素不但能够形成碳化物，而且还可以改 变钢的显微组织状况以及热处理过程中的淬透性。铬元素含量超过设计上限 不利于板条状马氏体的形成，板条状马氏体在淬火过程中的数量将减少，增 加了针状马氏体数量，这将降低塑模模块的韧性性能指标。如果铬元素的含 量低于设计下限，将导致塑模模块的淬透性下降，淬透性下降将直接影响到 大型塑模模块的预硬化硬度的稳定性，使得大型塑模模块的硬度差值上升。V0. 12-0.35wt%:钒元素是强碳化物形成元素，本专利技术中加入少量的钒 元素既可以细化组织，又可以增加钢的淬透性。在热处理淬火过程中，少量 钒元素的加入可以抑止奥氏体保温过程中的奥氏体晶粒长大倾向，细化奥氏 体晶粒，在热处理回火过程中可以和碳元素结合形成VC、 M2C型碳化物，这 种VC、 M2C型碳化物在塑模模块热处理回火过程中呈现弥散析出的状态，使 得塑模模块的抗回火稳定性提高，同时淬透性的提高使得大型模块的硬度均 匀性更加充分，对大型模块的硬度差值的下降非常有利。因此本专利技术中较原 来的T22020钢增加了少量的钒元素，对塑模模块的性能的提升起到了很好的 作用。Mo 0.55-0.75 wt%:钼元素是仅次于钒元素的强碳化物形成合金元素， 在本专利技术中钼元素的加入量较原来的T22020钢高一些，主要是可以使得塑模 模块获得更好的淬透性和硬度均匀性，因为钼元素可以和碳元素形成M2C和 M3C型碳化物，有着两次强化的作用，钼元素又可以增加钢的淬透性，对于 大型塑模模块而言，增加淬透性意味着可以在钢的回火过程中获得更均匀的 硬度，从而使得大型塑模模块的预硬化硬度差值降低，提高塑模模块的性能 值。Ni 0.90-1.20 wt%:镍元素是非碳化物形成元素，镍元素的加入可以使 得模块的奥氏体更加稳定，使得在冷却转变时的珠光体转变点向右移动从而 增加了大型模块的淬透性，镍元素的加入使得大型塑模模块在冷却过程中获 得均匀的马氏体组织，回火时分解为索氏体，保证了模块的硬度均匀性，降 低了大型塑模模块的硬度差值。S《0.015 wt%:对大多数合金钢而言，硫元素是有害元素，特别是对大 型塑模模块来讲，硫元素在一定的程度上容易造成钢的加工性能的恶化，容易使得钢在热加工的过程中产生过热和过烧现象。控制硫含量的一些可以提 高钢加工性能和机械性能。因此，本专利技术中的硫元素的要求值要小于原来的T22020钢。P《0.020 wt%:磷是这种大型塑模模块中的有害元素，磷含量越高越容 易增加钢的脆性，降低钢的冲击韧性，从而降低了塑模模块的强度、延伸性 能指标，本专利技术中的磷元素控制低一些，可以提高钢的性能，提升大型塑模 模块的可加工性。一种大型塑模模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型塑模模块，其特征在于化学成分的重量百分配比为：Ｃ０．２０－０．３０ｗｔ％，Ｓｉ０．０８－０．２３ｗｔ％、Ｍｎ１．５５－１．７０ｗｔ％、Ｃｒ１．２０－１．３５ｗｔ％、Ｖ０．１２－０．３５ｗｔ％、Ｎｉ０．９０－１．２０ｗｔ％、Ｍｏ０．５５－０．７５ｗｔ％、Ｓ≤０．０１５ｗｔ％、Ｐ≤０．０２０ｗｔ％，其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：续维，吴振毅，
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