一种易切削耐蚀模具钢及其生产方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种易切削耐蚀模具钢及其生产方法和应用，属于合金材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种易切削耐蚀模具钢及其生产方法和应用


[0001]本专利技术属于合金材料
，具体涉及一种易切削耐蚀模具钢及其生产方法和应用
。

技术介绍

[0002]塑料模具是塑料成型工业的重要工艺装备，塑料制品的广泛应用带动了塑料模具钢产业的高速发展
。
塑料模具钢作为塑料模具的核心原材料，其产量占整个模具钢产量的
70
％以上
。
为了满足高精度且形状复杂的产品需求，塑料模具往往需具备复杂的型腔，因此对尺寸精度和表面粗糙度要求严格
。
由于模具型腔是从表面向内凹陷，其实际工作面为钢板的厚度截面，因而要求其厚度截面方向具有均匀的硬度
。
与此同时，为满足经济发展带来产品更新换代速度的加快，模具生产时间急需压缩，而模具用钢在车
、
铣及钻等机加工时需要开大量的孔
、
洞和槽，因此迫切需要切削性能良好的塑料模具钢来降低生产成本和提高加工效率
。
此外，在生产聚氯乙烯
、
氟塑料和阻燃性
ABS
等为原料的塑料制品时，塑料模具钢既要承受炽热的塑料熔融液的冲刷磨损，又要承受熔融塑料分解出的氯化氢
、
氟化氢和二氧化硫等气体的腐蚀，因此还需具有较高的耐蚀性能
。
[0003]目前，常见的易切削塑料模具钢主要为硫系模具钢
。
如，公布号为
CN114717470A、CN109022697A、CN106119706A、CN106854738A
和
CN101429625A
等中国专利技术专利公开的塑料模具钢中硫含量分别为
0.05
％～
0.10
％
、0.05
％～
0.15
％
、0.05
％～
0.10
％
、0.06
％～
0.07
％和
0.10
％～
0.15
％，同时含一定量的
Ca、Se
或
Te。
但是，
MnS
被公认为是点蚀萌生的主要起源，其在氯离子腐蚀介质中溶解产生的
S2‑
、HS
‑
腐蚀阴离子易破坏钝化膜，对模具钢的耐蚀性能危害极大
。
公布号为
CN112030073A
的中国专利技术专利公开了一种含铋易切削预硬型塑料模具钢及其制备方法，通过以铋代硫以及匹配合理的锻造和热处理工艺，最终获得硬度
32
～
48HRC
的均匀组织
。
但该方案采用三次轴向墩粗
‑
拔长和两次回炉再加热锻造工艺以及离线正火
、
淬火和两次回火等多次热处理工艺，工艺流程长，生产成本高，难以实现大规模工业化生产
。
[0004]为了提高塑料模具钢的抗腐蚀性能，目前主要通过添加较多贵重元素
Ni、Mo、V
来实现
。
如，公布号为
CN108060368A、CN103866197A、CN109022700A
和
CN108866444A
等中国专利技术专利公开的抗腐蚀性塑料模具钢中添加的
Ni、Mo、V
含量分别达到
3.5
％～
4.0
％
、0.45
％～
0.50
％
、0.1
％～
0.3
％
。
如此高含量的贵金属元素不仅会造成生产成本显著增加，而且对后续轧制和热处理工艺的要求极为苛刻，在大生产中难以实现
。
[0005]由此可见，随着塑料工业的迅速发展，对注射模型腔的加工效率
、
使用寿命和表面质量的要求越来越高，亟待开发出可大规模工业化生产的低成本易切削耐蚀塑料模具钢材料
。

技术实现思路

[0006]1.
要解决的问题
[0007]本专利技术的目的在于提供一种易切削耐蚀模具钢及其生产方法和应用，从而解决现有塑料模具钢切削性能和耐腐蚀性能难以同时趋优或同时趋优时会显著增加生产成本且满足不了大规模工业化生产要求的问题
。
本专利技术的易切削耐蚀模具钢既可在有效降低硫含量的基础上，显著提高材料的切削性能和耐腐蚀性能，同时又具有明显的低成本优势，适合大规模工业化生产
。
[0008]2.
技术方案
[0009]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]本专利技术提供了一种易切削耐蚀模具钢，该模具钢包含如下质量百分比的组分：
C
：
0.35
％～
0.45
％，
Si
：
0.30
％～
0.50
％，
Mn
：
1.35
％～
1.55
％，
Cr
：
1.8
％～
2.0
％，
Ni
：
0.5
％～1％，
Mo
：
0.15
％～
0.25
％，
Bi
：
0.04
％～
0.06
％，
RE
：
0.005
％～
0.015
％，
Ti
：
0.015
％～
0.025
％，
B
：
0.001
％～
0.002
％
。
[0011]现有易切削模具钢为了保证切削性能，通常需要添加较多的
S
元素，但形成
MnS
的含量较多，易导致钢的抗腐蚀性较差，尤其难以满足聚氯乙烯
、
氟塑料和阻燃性
ABS
等塑料制品生产模具对氯化氢
、
氟化氢和二氧化硫等气体抗腐蚀性的要求
。
基于以上情况，本申请通过以
Bi
代
S
，并辅以稀土和
Ti
的共同配合，从而可以在保证模具钢切削性能的基础上有效提高其抗蚀性
。
稀土和
Ti
的添加还能够有效降低钢中铬
、Mo、Ni
等贵金属的含量，从而降低生产成本；同时，稀土和
Ti
还可细化塑料模具钢回火后的组织，并使钢中碳化物弥散析出，有利于提高模具钢厚度截面的硬度均匀性
。
需要说明的是，本申请中稀土作用的发挥对
S、O
含量要求较高，因此须严格控制钢中
S、O
含量
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种易切削耐蚀模具钢，其特征在于，该模具钢包含如下质量百分比的组分：
C
：
0.35
％～
0.45
％，
Si
：
0.30
％～
0.50
％，
Mn
：
1.35
％～
1.55
％，
Cr
：
1.8
％～
2.0
％，
Ni
：
0.5
％～1％，
Mo
：
0.15
％～
0.25
％，
Bi
：
0.04
％～
0.06
％，
RE
：
0.005
％～
0.015
％，
Ti
：
0.015
％～
0.025
％，
B
：
0.001
％～
0.002
％
。2.
根据权利要求1所述的易切削耐蚀模具钢，其特征在于，该模具钢中
S、O
和
N
元素的含量要求为：
S≤0.002
％，
T[O]≤0.0015
％，
N≤0.004
％
。3.
根据权利要求1或2所述的易切削耐蚀模具钢，其特征在于，钢中
RE、Ti、S、[O]
和
N
的质量百分比满足以下关系式：
(RE+Ti)/(S+[O]+N)≥4.5。4.
一种如权利要求1‑3中任一项所述的易切削耐蚀模具钢的生产方法，其特征在于，包括熔炼
、
浇铸
、
加热
、
轧制和回火工序
。5.
根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：万勇，温永红，赵晴晴，刘明启，田莉杰，李杰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：