【技术实现步骤摘要】
本申请涉及模具钢，尤其涉及一种耐磨损塑料模具钢及其制备方法。
技术介绍
1、随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中，模具的质量对产品质量影响较大。塑料模具的零部件分为两大类：一类为结构件，包括浇注系统、导向件、顶模板、顶出机构、支承件等；另一类为成型件，包括型腔、型芯、嵌镶件等。其中第一类零件可按机械零件的要求进行强度和结构设计，材料一般选用中低碳素结构钢、合金钢和碳工钢。而成型件由于结构复杂，要求工件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，接缝密合性好，对模具材料的力学性能、耐磨性及加工工艺都提出了专业要求。
2、我国目前使用的塑料模具钢还是以牌号为4cr13的模具钢为主，其退火态表面硬度能够达到200hbw，经过特殊热处理后，其退火态表面硬度能够达到240hbw，淬透性较为优异，抛光性能较佳，成本也相对低廉。
3、但是，随着目前塑料加工对于产品精度的要求越来越高，对于模具钢的要求也随之提高，许多精密的塑料元器件需要退火态表面硬度能够达到300hbw以上的塑料模具钢才能满足加工需要。然而我国目前现行国家标准gb/t 1299-2014《工模具钢》中，仅有牌号为ni25cr15ti2momn和ni53cr19mo3tinb两型模具钢才能达到上述硬度。然而上述两型模具钢主要用于金属加工，热加工性能优异，价格也较为昂贵，不适合用于制备塑料模具。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种成本相对
2、一方面，本申请提供一种耐磨损塑料模具钢，所述塑料模具钢的各成分质量分数配比为：c为0.4~0.5%、si为0.1~0.4%、mn为0.2~0.5%、cr为1.2~1.5%、mo为0.1~0.2%、ni为3.8~4.2%，p含量不大于0.05%，s含量不大于0.05%，纳米陶瓷微粒含量0.6~0.8%，余量为fe；所述纳米陶瓷微粒分散在所述塑料模具钢合金中，所述塑料模具钢经淬火和回火处理，金相组织中回火马氏体占比超过92%。
3、可选的，所述纳米陶瓷微粒为纳米氧化铝和/或纳米氧化锆陶瓷微粒。
4、可选的，所述纳米陶瓷微粒的粒度控制在50~120nm。
5、另一方面，本申请还提供了上述耐磨损塑料模具钢的制备方法，包括以下步骤：
6、s1、依据纳米陶瓷微粒的配方量，将对应用量的纳米金属氧化物和ni粉制备成金属间化合物，根据合金元素的配方量，计算剩余ni元素的添加量，并准确称量剩余ni金属原料；
7、s2、根据合金元素的配方量，将除ni元素外，其余金属原料在高温下熔炼成液态，并将步骤s1称量的剩余ni金属原料添加至熔炼得到的金属液中，得到熔炼金属液；
8、s3、将步骤s1制得的金属间化合物放置在钢包底部，将步骤s2的熔炼金属液倒入钢包中，制得合金液；
9、s4、将步骤s3制得的合金液，经压力铸造，铸成所需的模具钢坯件；
10、s5、将模具钢坯件，在真空炉中以5~10℃/min的升温速度，升温至560~620℃，保温30min以上，而后自然冷却至常温；
11、s6、将步骤s5处理后的模具钢坯件，在加热炉中以3~5℃/min的升温速度，升温至440~480℃，保温10~15min；再以8~12℃/min的升温速度，升温至880~910℃，保温1h以上；取出经油淬后，静置至常温；
12、s7、将步骤s6重复1~3次；
13、s8、将步骤s7处理后的模具钢坯件，以5~8℃/min的升温速度，升温至420~460℃，保温30min以上，而后自然冷却至常温；
14、s9、将步骤s8处理后的模具钢坯件，经机加工、打磨抛光，制得模具钢成品件。
15、通过采用上述技术方案，本申请设计了ni含量相对较高的含有mo和cr元素的中碳合金钢，并且在其内分散有弥散态纳米陶瓷微粒，通过热处理使合金内回火马氏体含量超过92%，所制得的模具钢具有极高的表面硬度，回火态表面硬度能够达到300hbw以上，耐磨性能极为优异；本申请的模具钢mo元素的含量极低，且并不含有贵金属元素，成本相对低廉，且抛光性能和淬透性均较为优异。
16、可选的，所述步骤s1中，将对应用量的纳米金属氧化物和ni粉制备成金属间化合物，采用以下步骤：首先，根据纳米金属氧化物的用量，计算对应的金属元素的用量，并准确称量纳米金属氧化物对应的金属元素的纳米粉料；然后，将纳米金属氧化物对应的金属元素的纳米粉料与ni元素的纳米粉料混合，经机械研磨处理30min以上，制得混合粉料；最后，将混合粉料在加热炉中低氧加热15~30min，制得金属间化合物。
17、可选的，所述步骤s2中，熔炼温度控制在1600~1680℃。
18、可选的，所述步骤s3中，熔炼金属液倒入钢包中后，静置1~3min。
19、可选的，所述步骤s5中，升温至580~590℃。
20、可选的，所述步骤s6中，以8~12℃/min的升温速度，升温至892~896℃。
21、可选的，所述步骤s7中，将步骤s6重复2次。
22、综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果:
23、本申请设计了ni含量相对较高的含有mo和cr元素的中碳合金钢，并且在其内分散有弥散态纳米陶瓷微粒，通过热处理使合金内回火马氏体含量超过92%，所制得的模具钢具有极高的表面硬度，回火态表面硬度能够达到300hbw以上，耐磨性能极为优异。
24、本申请的模具钢mo元素的含量极低，且并不含有贵金属元素，成本相对低廉，且抛光性能和淬透性均较为优异。
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1.一种耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述塑料模具钢的各成分质量分数配比为：C为0.4~0.5%、Si为0.1~0.4%、Mn为0.2~0.5%、Cr为1.2~1.5%、Mo为0.1~0.2%、Ni为3.8~4.2%，P含量不大于0.05%，S含量不大于0.05%，纳米陶瓷微粒含量0.6~0.8%，余量为Fe；所述纳米陶瓷微粒分散在所述塑料模具钢合金中，所述塑料模具钢经淬火和回火处理，金相组织中回火马氏体占比超过92%。
2.根据权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述纳米陶瓷微粒为纳米氧化铝和/或纳米氧化锆陶瓷微粒。
3.根据权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述纳米陶瓷微粒的粒度控制在50~120nm。
4.一种如权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，将对应用量的纳米金属氧化物和Ni粉制备成金属间化合物，采用以下步骤：首先，根据纳米金属氧化物的用量，计算对应的金属元素的用量，并准确称量纳米金属氧
6.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，熔炼温度控制在1600~1680℃。
7.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，熔炼金属液倒入钢包中后，静置1~3min。
8.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，升温至580~590℃。
9.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，以8~12℃/min的升温速度，升温至892~896℃。
10.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，将步骤S6重复2次。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述塑料模具钢的各成分质量分数配比为：c为0.4~0.5%、si为0.1~0.4%、mn为0.2~0.5%、cr为1.2~1.5%、mo为0.1~0.2%、ni为3.8~4.2%，p含量不大于0.05%，s含量不大于0.05%，纳米陶瓷微粒含量0.6~0.8%，余量为fe；所述纳米陶瓷微粒分散在所述塑料模具钢合金中，所述塑料模具钢经淬火和回火处理，金相组织中回火马氏体占比超过92%。
2.根据权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述纳米陶瓷微粒为纳米氧化铝和/或纳米氧化锆陶瓷微粒。
3.根据权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢，其特征在于，所述纳米陶瓷微粒的粒度控制在50~120nm。
4.一种如权利要求1所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的耐磨损塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，将对应用量的纳米金属氧化物和ni粉制备成金属间化合物，采用以下步骤：首先，根据纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮红祥，张少军，魏均义，
申请(专利权)人：浙江天基重工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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