一種防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼及其制備方法

　　【技術(shù)領(lǐng)域】

　　[0001]

　　本發(fā)明屬于合金鋼制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼及其制備方法。

　　【背景技術(shù)】

　　[0002]

　　塑料模具是塑料成型加工工業(yè)的重要裝備，應(yīng)用廣泛，需求量大，且品種規(guī)格多，在模具鋼中占較大比例。塑料模具鋼一般要求具有一定的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐蝕性，同時(shí)也要求具有良好的切削加工性能、拋光性能、蝕刻加工性能等。針對(duì)以上性能，已形成專用塑料模具鋼系列:預(yù)硬型塑料模具鋼、耐蝕型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼等。隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)模具用鋼的質(zhì)量要求日益提高，要求所使用的模具鋼具有更好的切肖IJ、拋光、蝕刻加工性能。10Ni3MnCuAl系N1-Al-Cu時(shí)效硬化鋼，是高性能、高精度高級(jí)鏡面塑料模具鋼，因其放電加工表面細(xì)致、美觀，鏡面研磨性極其良好，通過時(shí)效處理，硬度可達(dá)40HRC，截面硬度均勻，焊接性良好。廣泛用于汽車、家用電器和電腦等塑料制品模具。但是該類鋼的缺點(diǎn)是耐氣蝕性差和韌性低，在使用過程是會(huì)出現(xiàn)散熱孔生銹和模具表面燒毛的問題，顯微組織為貝氏體+低碳板條馬氏體混合組織，均勻性差，同時(shí)硬度無法進(jìn)一步提高滿足更高硬度要求的模具。

　　【發(fā)明內(nèi)容】

　　[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的塑料模具耐氣蝕性差和韌性低等缺點(diǎn)提供一種防氣蝕、高韌性、高硬度、高拋光的防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼及其制備方法。

　　[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼，該模具鋼的化學(xué)成分質(zhì)量百分為:c彡0.15%，S1:0.70?1.30%，Mn:0.40?1.00%, N1:2.00?

　　4.00%，Cr:3.00 ?5.00%，Mo 彡 1.00%，Cu 彡 1.00%，Al 彡 1.50%，P 彡 0.010%，S 彡 0.005%，余量為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)，以上原材料的顯微組織為均勻的低碳板條馬氏體。

　　[0005]一種防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼的制備方法，該方法具有以下步驟:

　　步驟01:冶煉:采用電爐冶煉、真空精煉、電渣重熔方式進(jìn)行熔煉，電渣錠出模后入350?400°C燃?xì)馔嘶馉t進(jìn)行待料，以< 80°C /h升溫至800±20°C進(jìn)行均溫和保溫，然后以(500C /h爐冷至500°C，再以< 30°C /h爐冷至300±50°C保溫，最后封爐冷至< 80°C出爐堆冷至室溫；

　　步驟02:鍛造:冷錠入加熱爐在1200?1250°C保溫后進(jìn)行鍛造，鐓粗比不小于2.0，鍛造比不小于5.0，終鍛溫度不小于900°C ;

　　步驟03:鍛后熱處理:鍛后風(fēng)冷至550?600°C保溫待料，全功率升溫至950?1000°C進(jìn)行均溫和保溫，空冷至300?350°C保溫，再以< 80°C /h升溫至650±20°C進(jìn)行擴(kuò)氫去應(yīng)力退火，最后以< 50°C /h爐冷至400 °C出爐空冷；

　　步驟04:固溶+時(shí)效處理:固溶在900?960°C進(jìn)行均溫和保溫，出爐油冷或霧冷至80?150°C ;及時(shí)入回火爐在250±50°C保溫5h，然后以< 80°C /h升溫至500?550°C進(jìn)行均溫和保溫時(shí)效處理，最后出爐空冷。

　　[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的積極效果如下:本發(fā)明通過在10Ni3MnCuAl基礎(chǔ)上，添加3.00?5.00%Cr提高材料的耐氣蝕能力，若Cr含量小于3.00%，則耐氣蝕能力差，Cr含量高于5.00%，容易形成Cr的碳化物，影響材料的拋光性能，同時(shí)Cr的加入抑制奧氏體向珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變，易于獲得低碳板條狀馬氏體，提高組織均勻性；提高M(jìn)o含量至1.00%，代替部分Mn(Mn含量降低至0.40?1.00%，Mn與S結(jié)合，生成MnS，避免FeS出現(xiàn)惡化鋼材性能，同時(shí)Mn含量偏高，容易導(dǎo)致晶粒粗大)提高材料的塑韌性，并彌補(bǔ)Mn含量降低淬透性變差的影響；提高Si含量至0.70?1.30%達(dá)到提高材料硬度的目的，若Si含量過高，降低材料的焊接和加工性能。通過上述成分調(diào)整，在保持10Ni3MnCuAl固有性能的基礎(chǔ)上，提高材料耐氣蝕能力和塑韌性，高拋光性，并通過固溶時(shí)效處理獲得更高的硬度(41?45HRC)。

　　[0007]在制備方法中，采用電爐冶煉、真空精煉、電渣重熔方式進(jìn)行熔煉，確保材料純凈、組織均勻，滿足高拋光要求；電渣錠出模后在350?400°C燃?xì)馔嘶馉t進(jìn)行保溫待料，以^ 800C /h升溫至800±20°C均、保溫，然后以< 50°C /h爐冷至500°C，再以< 30°C /h爐冷至300±50°C保溫，最后封爐冷至< 80°C出爐堆冷至室溫，電渣錠通過高溫消除材料熱加工應(yīng)力，并在低溫段保溫緩冷，確保組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體并及時(shí)進(jìn)行去應(yīng)力回火，避免低溫段冷速過快、組織應(yīng)力過大導(dǎo)致電渣錠開裂；冷錠入加熱爐在1200?1250°C保溫后進(jìn)行鍛造，鐓粗比不小于2.0，鍛造比不小于5.0，終鍛溫度不小于900°C。由于合金元素含量較高，通過高溫保溫減少合金元素偏析，反復(fù)鐓拔確保材料材料變形均勻，提高整體性能；固溶在900?960°C均、保溫，出爐油冷或霧冷至80?150°C ;及時(shí)入回火爐在250±50°C保溫5h，然后以< 80°C /h升溫至500?550°C均、保溫時(shí)效處理，最后出爐空冷，獲得組織均勻的低碳板條馬氏體。

　　【具體實(shí)施方式】

　　[0008]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。

　　[0009]實(shí)施例一

　　一種防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼，化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:c:0.10%，S1:0.80%，Mn:0.60%，N1:3.00%，Cr:3.90%，Mo:0.90%，Cu:0.45%，Al:0.85%，P:0.008%，S:0.003%，余量為Fe及其它不可避免的雜質(zhì)。

　　[0010]按照上述化學(xué)成分配比，該防氣蝕時(shí)效硬化高光塑料模具鋼的制備方法如下:采用電爐冶煉、真空精煉、電渣重熔方式進(jìn)行熔煉5噸電渣錠，電渣錠出模后入350°C燃?xì)馔嘶馉t進(jìn)行保溫待料，以< 80°C /h升溫至800±10°C均、保溫，然后以< 50°C /h爐冷至500°C，再以< 30°C /h爐冷至300°C保溫，最后封爐冷至60°C出爐堆冷至室溫；冷錠入加熱爐在1230± 10°C保溫后進(jìn)行鍛造，鐓粗比2.13，鍛造比8.80，終鍛溫度900°C，鍛坯規(guī)格為兩件110X8500? X寬)模塊坯；鍛后風(fēng)冷至570°C保溫待料，全功率升溫至980°C均、保溫，空冷至300°C保溫，再以<80°C /h升溫至650±20°C進(jìn)行擴(kuò)氫去應(yīng)力退火，最后以< 50°C /h爐冷至400°C出爐空冷；固溶在900°C均、保溫，出爐油冷至80°C ;及時(shí)入回火爐在250°C保溫5h，然后以< 80°C /h升溫至550°C均、保溫時(shí)效處理，最后出爐空冷。