一種防氣蝕時效硬化高光塑料模具鋼及其制備方法

　　【技術領域】

　　[0001]

　　本發明屬于合金鋼制造工藝技術領域，涉及一種防氣蝕時效硬化高光塑料模具鋼及其制備方法。

　　【背景技術】

　　[0002]

　　塑料模具是塑料成型加工工業的重要裝備，應用廣泛，需求量大，且品種規格多，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度、硬度、耐磨性和耐蝕性，同時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。針對以上性能，已形成專用塑料模具鋼系列:預硬型塑料模具鋼、耐蝕型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼等。隨著塑料工業的迅猛發展，對模具用鋼的質量要求日益提高，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時效硬化鋼，是高性能、高精度高級鏡面塑料模具鋼，因其放電加工表面細致、美觀，鏡面研磨性極其良好，通過時效處理，硬度可達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。但是該類鋼的缺點是耐氣蝕性差和韌性低，在使用過程是會出現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，同時硬度無法進一步提高滿足更高硬度要求的模具。

　　【發明內容】

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

　　[0004]本發明的技術方案是這樣實現的:一種防氣蝕時效硬化高光塑料模具鋼，該模具鋼的化學成分質量百分為: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，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、電渣重熔方式進行熔煉，電渣錠出模后入350?400°C燃氣退火爐進行待料，以< 80°C /h升溫至800±20°C進行均溫和保溫，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:鍛后風冷至550?600°C保溫待料，全功率升溫至950?1000°C進行均溫和保溫，空冷至300?350°C保溫，再以< 80°C /h升溫至650±20°C進行擴氫去應力退火，最后以< 50°C /h爐冷至400 °C出爐空冷；

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

　　[0006]本發明的技術方案產生的積極效果如下:本發明通過在10Ni3MnCuAl基礎上，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Cr的加入抑制奧氏體向珠光體和貝氏體轉變，易于獲得低碳板條狀馬氏體，提高組織均勻性；提高Mo含量至1.00%，代替部分Mn(Mn含量降低至0.40?1.00%，Mn與S結合，生成MnS，避免FeS出現惡化鋼材性能，同時Mn含量偏高，容易導致晶粒粗大)提高材料的塑韌性，并彌補Mn含量降低淬透性變差的影響；提高Si含量至0.70?1.30%達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。通過上述成分調整，在保持10Ni3MnCuAl固有性能的基礎上，提高材料耐氣蝕能力和塑韌性，高拋光性，并通過固溶時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燃氣退火爐進行保溫待料，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力，并在低溫段保溫緩冷，確保組織充分轉變為馬氏體并及時進行去應力回火，避免低溫段冷速過快、組織應力過大導致電渣錠開裂；冷錠入加熱爐在1200?1250°C保溫后進行鍛造，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。

　　【具體實施方式】

　　[0008]下面通過【具體實施方式】來進一步闡述本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不限于此。

　　[0009]實施例一

　　一種防氣蝕時效硬化高光塑料模具鋼，化學成分質量百分比為: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。

　　[0010]按照上述化學成分配比，該防氣蝕時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、電渣重熔方式進行熔煉5噸電渣錠，電渣錠出模后入350°C燃氣退火爐進行保溫待料，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保溫后進行鍛造，鐓粗比2.13，鍛造比8.80，終鍛溫度900°C，鍛坯規格為兩件110X8500? X寬)模塊坯；鍛后風冷至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進行擴氫去應力退火，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、保溫時效處理，最后出爐空冷。