塑料模具模架钢及其制造方法技术

本发明专利技术是一种塑料模具模架钢及其制造方法。它是铁素体＋珠光体＋贝氏体三相复合的微合金化钢，按重量百分比计，其成份为Ｃ０．２０～０．２８，Ｍｎ２．１～２．５，Ｓ０．０１～０．０２５，Ｂ０．０００５～０．００５，Ｃａ０．０００５～０．０１，Ｎ０．００８～０．０２，Ｔｉ／Ｎ＝３～４，适量的Ｓｉ、Ｖ，余量为Ｆｅ。按此成份冶炼后的钢锭加热至１２００±２０℃，进行锻或轧，终锻或终轧温度为＞９５０℃，压缩比为３～４，然后空冷，无需再进行调质处理。本钢硬度为ＶＨＮ２１０～２５０，大截面模块芯部与表面硬度和组织相同，具有良好切削加工性能，低火焰气割裂纹敏感性。适于制造塑料制品的模具模架和橡胶模具型腔。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于模具的微合金化钢。电冰箱、电视机、洗衣机、空调、复印机、计算机等家电的塑料壳体或胶木件，其制造用的塑料模具钢和模架钢，以及制造橡胶产品的模具型腔钢一般有如下技术性能要求(1)大截面模具芯部与表面具有同等的硬度和组织，而且硬度为VHN210～250，(2)良好的切削加工性能，(3)低火焰气割裂纹敏感性。目前广泛使用中碳钢，如S48C-55C来制造这类模具和模架，其硬度为VHN150-200，组织为铁素体+珠光体，中芯和表面硬度相差50VHN以上，其耐磨性和抛光性差，模具寿命短；此外，由于它们的含碳量高，火焰气割裂纹敏感性高，不能使用火焰气割。1987年5月8日申请的欧州专利申请号为EP0247415A2的模具合金钢和1986年5月28日申请的申请号为CN86103713A的中国专利“易切削高韧性塑料模具钢”，它们为解决耐磨性和抛光性问题，采用中碳调质钢，其硬度为VHN280～350，超过使用硬度要求，组织为回火索氏体组织，火焰气割裂纹敏感性高，不能使用火焰气割。本专利技术的目的在于提供一种，该钢可成为制造家电壳体或胶木件的模具模架以及橡胶产品模具型腔所需的专用模具模架钢，符合上述的特定技术性能要求。为达到上述目的，本专利技术开发一种微合金化非调度钢，保证大截面模具在空冷情况下表面至芯部的组织为铁素体+珠光体+贝氏体，硬度分布均匀，硬度为VHN210～250，而且其碳含量和碳当量低，火焰气割敏感性低。本专利技术的特点是本专利技术的塑料模具模架钢为铁素体+珠光体+贝氏体三相复合的微合金化钢，按重量百分比计，其成份为C0.20～0.28，Mn2.1～2.5，S0.01～0.025，B0.0005～0.005，Ca0.0005～0.01，N0.008～0.02，Ti/N＝3～4，适量的Si、V，余量为Fe。上列的Si、V的含量按重量百分比可为Si0.01～0.60，V0.05～0.18。本专利技术的特点是控制关键性元素，如按重量百分比计，C为0.20～0.28，Mn＞2.0及微量B，这就确保大截面(厚度达500mm)模块钢在空冷时整个截面都得到铁素体+珠光体+贝氏体组织，而且其硬度分布均匀，最大硬度差≤30VHN；控制元素S和Ca，改善钢的切削加工性能；适量控制N和Ti，在Ti/N＝3～4情况下，保证钢在高温热加工后直接空冷时，不需要再进行调质处理，而具有良好的机械性能。此外，钢的含碳量低，碳当量也低，则火焰气割裂纹敏感性低，可进行火焰气割。下面对本专利技术的塑料模具模架钢合金成分的各成分设计机理作详细说明C为降低钢的碳当量，减少钢的气割裂纹敏感性，需要降低碳含量，但碳含量太低，将不利于贝氏体组织的获得，钢的硬度将不能够保证。为此，按重量百分比计，C＞0.30，宜采用C含量为0.20～0.28。Mn按重量百分比计，含量大于2.0时有助于贝氏体组织的获得，但其含量太高将增加碳当量，为此，宜采用Mn含量为2.1～2.5。S有助于切削加工性能的改善，但按重量百分比计，若S＞0.03将会严重影响钢的耐腐蚀性能。为此，宜采用S含量为0.01～0.025。V钢中加入V的目的是为了利用其在锻或轧后从铁素体中析出碳氮化物，以提高钢的硬度和强度。此外，V有利于钢中贝氏体的获得。但含量按重量百分比计＞0.20的V将严重降低钢的塑性和韧性。为此，宜采用V含量为0.05～0.18。BB固溶于基体中将使钢的所有中温组织转变(铁素体、珠光体和贝氏体)强烈推迟，它和Mo复合加入有助于在很宽的冷速范围内均匀获得贝氏体。但当其按重量百分比计含量＞0.005时会形成碳化物，影响其作用的发挥。为此，宜采用B含量为0.0005～0.005。Ca使钢中氧化物和硫化物同时变性，并且硫化物将氧化物包裹，有利于改善钢的切削加工性能。由于蒸汽压大，按重量百分比计，Ca含量＞0.01不容易加入钢中。宜采用Ca含量为0.0005～0.01。Ti固定N，形成TiN，可以阻碍均热过程中奥氏体晶粒的长大，有利于改善钢的韧性。同时，它避免了BN的形成，可以充分发挥B的有效作用。太多的N将形成粗大的TiN，不利于切削性能。为此，宜采用Ti/N＝3～4。根据上述合金设计方案，将冶炼后的钢锭加热至1200±20℃，进行锻或轧，终锻或终轧温度为＞950℃，压缩比为3～4，然后空冷，无需再进行调质处理即可获得沿大厚度模块截面分布均匀的铁素体+珠光体+贝氏体三相复合组织和硬度为VHN210～250的模具模架钢。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优点本专利技术通过控制各成份含量，使该钢的碳含量及碳当量比现有中碳钢低，并获得铁素体+珠光体+贝氏体三相复合组织，因而其硬度适中，为VHN210～250，最大硬度差别≤30VHN，抛光性、耐磨性及使用寿命比中碳钢(如S48C～55C)好，火焰气割裂纹敏感性低，可进行火焰气割，适用于制造塑料制品的模具模架和橡胶模具型腔。附图是本专利技术一个实施例钢的铁素体+珠光体+贝氏体组织的金相照像图。本专利技术的一个最佳实施方案是按重量百分比计，钢的成份为C为0.22、Mn为2.2、S为0.01、Si为0.29、Ti为0.025、N为0.0074、V为0.12，Ca为0.003，B为0.0025，余量为Fe。按此成分在实验室非真空感应炉冶炼。其碳当量CE为0.6，小于常用中碳钢(如S48C～55C)。本钢经冶炼后，钢锭经加热至1200±20℃，进行锻造，压缩比为3～4，终锻温度＞950℃，然后空冷和砂冷，测定其硬度为VHN230～250，而且两种冷却条件下的硬度无差别，表明均匀性好。同时组织均为铁素体+珠光体+贝氏体，如附图所示。权利要求1.一种塑料模具模架钢，其特征在于该钢为铁素体+珠光体+贝氏体三相复合的微合金化钢，按重量百分比计，其成份为C0.20～0.28，Mn2.1～2.5，S0.01～0.025，B0.0005～0.005，Ca0.0005～0.01，N0.008～0.02，Ti/N＝3～4，适量的Si、V，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的塑料模具模架钢，其特征在于按重量百分比计，Si0.10～0.60，V0.05～0.18。3.根据权利要求1所述塑料模具模架钢的制造方法，其特征在于将冶炼后的钢锭加热至1200±20℃，进行锻或轧，终锻或终轧温度为＞950℃，压缩比为3～4，然后空冷。全文摘要本专利技术是一种。它是铁素体+珠光体+贝氏体三相复合的微合金化钢,按重量百分比计,其成份为C0.20～0.28,Mn2.1～2.5,S0.01～0.025,B0.0005～0.005,Ca0.0005～0.01,N0.008～0.02,Ti/N=3～4,适量的Si、V,余量为Fe。按此成份冶炼后的钢锭加热至1200±20℃,进行锻或轧,终锻或终轧温度为>950℃,压缩比为3～4,然后空冷,无需再进行调质处理。本钢硬度为VHN210～250,大截面模块芯部与表面硬度和组织相同,具有良好切削加工性能,低火焰气割裂纹敏感性。适于制造塑料制品的模具模架和橡胶模具型腔。文档编号C22C38/14GK1264747SQ9912701公开日2000年8月30日 申请日期1999年12月29日 优先权日1999年12月29日专利技术者江来珠, 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塑料模具模架钢，其特征在于该钢为铁素体＋珠光体＋贝氏体三相复合的微合金化钢，按重量百分比计，其成份为Ｃ０．２０～０．２８，Ｍｎ２．１～２．５，Ｓ０．０１～０．０２５，Ｂ０．０００５～０．００５，Ｃａ０．０００５～０．０１，Ｎ０．００８～０．０２，Ｔｉ／Ｎ＝３～４，适量的Ｓｉ、Ｖ，余量为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江来珠，张爱文，
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]