一种塑料模具钢，其化学成分的重量百分含量为：C?0.25～0.29％、Mn?1.30～1.50％、Si?0.40～0.60％、Cr?1.20～1.50％、Mo?0.40～0.50％、Nb?0.02～0.05％、Ni≤0.15％、Cu≤0.15％、P≤0.020％、S≤0.015％、N≤0.012％，余量为铁及不可避免的杂质；其制造方法无需调质热处理工序，直接锻后空冷，即制得厚度超过600mm且心部到表面硬度均匀的预硬化型塑料模具钢。本发明专利技术克服了现有非调质模具钢厚度均小于400mm的局限，满足模具行业对低成本高质量的大规格预硬化型塑料模具钢的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金行业模具钢制造工艺领域，具体涉及一种大规格预硬化型塑料模具钢及其制造方法。
技术介绍
塑料模具是塑料成形加工工业的重要工艺装备，占模具工业总产值的第一位，由于其材料用量大，品种、规格多，形成了专用的塑料模具钢。目前塑料模具正向高精度、多型腔、大型化的方向发展，模具型腔复杂，加工精度要求高，因此高品质的塑料模具均采用预硬化型塑料模具钢制造。预硬化型塑料模具钢是由冶金厂在供货时就保证模具钢达到用户所要求的硬度和使用性能，用户得到材料后，直接加工成模具，不再进行淬火、回火处理就可以直接使用，这类钢可以避免在模具加工以后再进行淬火、回火热处理操作所造成的变形、开裂、脱碳等缺陷，同时具有良好的强韧性，切削性能和抛光性能、尺寸精度以及性能价格比，适宜制造形状复杂、精密的塑料模具，在塑料模具钢市场中占有较大份额。当前，大规格塑料模具钢产品领域最常用的是调质型塑料模具钢SW718H，其化学成分为0. 32 0. 40 % C，0. 20 0. 40 % Si, 1. 10 1. 50 % Mn，P 彡 0. 025 %，S 彡 0. 04%,0. 25 0. 40% Mo, 1. 70 2. 00% Cr,0. 85 1. 15% Ni，其余为 Fe。从上述化学成分可以明显看出SW718H钢中碳含量为0. 32 0.40%，另外还含有一定量的Cr、Mn、Ni、Mo等合金元素，碳含量及碳当量均较高。由于钢锭在凝固过程中存在选分结晶现象，造成钢锭各部位产生成分偏差，即成分偏析，尤其在钢锭心部，为钢中碳元素的正偏析区，即钢锭中上部位心部的碳含量高于其它部位的碳含量，因此钢锭正偏析区碳含量必然大于0. 32%。由此导致截面硬度的均勻性不佳，一般截面硬度差值在3. 5HRC， 截面硬度的均勻性不佳会造成模具的光洁度差，从而影响了模具成形质量。另外，SW718H钢的制造技术要求在锻造成形之后进行调质热处理才能达到预硬化HRC30 HRC36的硬度范围，即将钢模块重新置入加热炉中进行加热至860°C 880°C温度，保温8 10小时出炉，然后放入大型淬火槽中进行淬火处理，当模块在淬火槽中冷却至 150°C后，再将模块置入550°C 600°C回火炉中进行10 20小时的保温处理，随后出炉冷却至室温。这势必要增加调质加热炉、回火炉和淬火槽等冶金装备，增加了制造成本，延长了大规格模具钢的制造工艺周期。如果希望省略调质热处理工序而要达到预硬化模块的硬度效果，目前的工艺技术只能做到厚度400mm以下的规格。例如公开号为CN12M769的专利公开了一种微合金化塑料模具钢的制造方法，化学成分为0. 20 0. 30% C，0. 10 0. 60% Si，1.70 2. 50% Mn, 0. 035 0. 08 % P，0. 01 0. 04 % S, 0. 20 0. 50 % Mo，0. 05 0. 20 % V, 0. 0005 0. 0050% Β,Ο. 0005 0. 010% Ca等。该专利化学成份组成的特点是含有较高的锰元素和微合金化元素硼元素，通过在钢种中加入硼元素作为微合金化元素增加钢的淬透性，并通过钙处理增加其切削性能。虽然按照上述专利生产出的模具钢可作为一种非调质的贝氏体型钢使用，但是，其仅仅能作为一种规格小于300mm厚度的热轧扁钢产品使用。然而，目前用于汽车内饰板的塑料模具均采用的是截面厚度在600mm以上的预硬型塑料模具钢。因此，多年来，广大冶金材料学科的研技术人员一直在寻找一种新型的非调质型大规格塑料模具钢模块，以替代目前的调质型SW718H塑料模具钢，满足模具行业对低成本高质量的大规格预硬化塑料模具钢的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该种模具钢采用新型的化学成分配比，其制造过程无需调质热处理工序，直接锻后空冷，即可制得心部到表面硬度均勻的预硬化型塑料模具钢，且适用于厚度在600mm以上的大规格塑料模具钢。为实现上述目的，本专利技术首先提供了所述塑料模具钢化学成分重量百分含量C0.25 0. 29%,Mn1.30 1. 50%,Si0.40 0. 60%,Cr1.20 1. 50%,Mo0.40 0. 50%,Nb0.02 0. 05%,Ni(0.15%,Cu^ 0.15%,P^ 0.020%,S^ 0. 015%,N^ 0. 012%,余量为!^e及不可避免的杂质。上述化学成分的重量百分含量设计达到如下技术效果C 0. 25 0. ^%，C是提高钢的硬度和强度最为有效的元素，固溶强化作用显著， 是保证在非调质状态下能够达到预硬化塑料模具钢所需达到的硬度的必不可少的元素；但 C含量过高则降低贝氏体转变温度，不利于贝氏体的形成，因此本专利技术将C的重量百分含量限定在0. 25 0^9%。Si 0. 40 0. 60%，在炼钢过程中加入Si作为还原剂和脱氧剂，Si的铁素体强化作用显著，本专利技术中，Si和Mo、Cr配合使用，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。Mn :1. 30 1. 50%，Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，含Mn钢较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；当Mn的重量百分含量为1. 30 1. 50%时，随其含量的增加显著降低铁素体的临界转变速率，但是当 Mn含量过高时，临界速率曲线趋于平缓，且会减弱钢的抗腐蚀能力，使钢晶粒粗化，降低焊接性能。Cr 1. 20 1. 50%, Cr也是强烈推迟珠光体转变的合金元素，本专利技术中，Cr、Mn同时加入，效果更加明显，更有利于贝氏体的形成，但Cr含量过高则降低贝氏体转变温度，因此本专利技术将Cr的重量百分含量限定在1. 20 1. 50%。Mo 0. 40 0. 50%，Mo有强烈抑制奥氏体向珠光体转变的作用，仅在固溶于奥氏体中的情况下才有这样的作用，因此Mo含量不宜过高，否则将会形成碳化物，降低抑制奥氏体向珠光体转变的作用。Nb 0. 02 0. 05%，作为微合金元素之一，Nb可以与碳交互作用，生成少量NbC 并溶入其他合金碳化物中增加钢材料的稳定性，并细小均勻分布，抑制动态再结晶，细化晶粒，从而对钢的强韧化产生影响，可以增加钢的淬透性，并且，铌以MC型碳化物弥散析出， 形成强烈的二次硬化效果。Ni 15%，Ni是显著提高淬透性的元素，但高含量的Ni会引起吸氢，因此本专利技术将Ni的重量百分含量限定为不超过0. 15%。Cu ^ 0. 15%，铜可以造成钢在锻造冷却过程中由于铜析出相使得钢发生脆性变化，因此，本专利技术将Cu的重量百分含量限定为不超过0. 15%，以防止脆性的发生。P ^ 0. 020%，磷增加钢的脆性，降低钢的冲击韧性，本专利技术将磷元素的重量百分含量控制在不超过0. 020 %，可以防止降低钢的综合性能。S 0.015%，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，控制硫的重量百分含量不超过0. 015%，可以提高钢加工性能。N:彡0.012%，对N含量的控制，主要是为了避免Nb和N结合，因为NbN比NbC更稳定，易形成堆积，而非细小弥散。本专利技术还提供上述塑料模具钢的制造方法1)按照上述化学成份配比，经电弧炉初炼、本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种塑料模具钢，其化学成分的重量百分含量为：Ｃ ０．２５～０．２９％，Ｍｎ １．３０～１．５０％，Ｓｉ ０．４０～０．６０％，Ｃｒ １．２０～１．５０％，Ｍｏ ０．４０～０．５０％，Ｎｂ ０．０２～０．０５％，Ｎｉ ≤０．１５％，Ｃｕ ≤０．１５％，Ｐ ≤０．０２０％，Ｓ ≤０．０１５％，Ｎ ≤０．０１２％，余量为Ｆｅ及不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：续维，吴晓春，周荃，闵永安，罗毅，
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
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