技术领域
[0001] 本
发明涉及一种模具材料、具体为新型预硬塑料模具钢,主要用于高表面
质量要求的塑料模具,涉及模具钢制造技术领域。
背景技术
[0002] 模具工业是产品之母,是产品制造中最重要的
基础装备工业,主要种类有塑料模、
冲压模、
铸造模、锻模、
挤压模、玻璃模、
拉丝模、
橡胶模等,其中塑料模具占比30%左右。模具材料是模具本体
母材,是确保模具性能和品质的基本关键因素,模具钢根据用途及使用条件,可以分为塑料模具钢、热作模具钢、冷作模具钢及
高速钢等,其中塑料模具钢总量占比超过30%。
[0003] 中国的模具工业经过30多年的转型升级和创新发展,已成就了世界模具制造大国和贸易大国、并不断
加速向世界模具强国的转变。伴随着模具工业的发展,国产模具钢在专业厂家数量、钢材品种、质量等级及
稳定性、营销体系建立等方面均取得了长足的提升和进步。但是,国产模具钢现阶段的问题和不足也是显而易见的,主要表现为质量稳定性与进口模具钢还有一定差距、创新开发及市场应用不足、品种不够齐全、系统推广和品牌建设
力度不足、在高端及中高端市场占有率明显偏低、进口量明显大于出口量等等。
[0004] 作为一种生产应用已有数十年的塑料模具钢,718(德标1.2738)因具备较好的蚀纹处理和
抛光性能、使用方便、成本较低、性价比良好等优点,而成为了市场用量最大的塑料模具钢之一,广泛应用于
汽车内外饰、家电、办公设备、玩具、建材等产品的塑料模具。但因其成份配比不够优化、
冶炼不够精细、纯净度偏低等因素,导致材料在抛光性能、蚀纹性能、韧性、加工性、热传导性、
耐磨性、
焊接性等方面均存在缺点和不足,已越来越不能很好地满足汽车、家电等塑料模具对表面质量、加工效率、成型周期、强度寿命、维修维护等各项性能质量之日益提升的要求。因此需要对现有的模具钢进行创新性改良和推广应用。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于改良常用的塑料模具钢718/1.2738,提供一种各项性能均提升改善的新型塑料模具钢SPM。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:通过在718/1.2738成份基础上重新优化配比,并采用相对更精细的冶炼、更优化的
锻造工艺以及相对特殊的
热处理工艺来获得全新改良的塑料模具钢SPM。
[0007] 传统塑料模具钢718/1.2738化学成份为:C 0.36-0.42%、Si 0.20-0.40%、Mn 1.30-1.70%、Cr 1.80-2.10%、Mo 0.15-0.25%、Ni 0.90-1.10%、P≤0.025、S≤0.006、其余为Fe和杂质。本发明的钢材之成分优化配比后的重量百分含量为:C 0.25-0.29%、Si
0.20-0.40%、Mn 1.30-1.70%、Cr 1.25-1.45%、Mo 0.40-0.60%、Ni 1.00-1.20%、V
0.10-0.20%、P≤0.020%、S≤0.003%,其余为Fe和不可避免的杂质及微量元素。
[0008] 依据上述化学成分配比,采用
电弧炉熔炼EF+炉外精炼LF+
真空脱气VD之系统精细冶炼,获得成份准确、硫磷和非金属夹杂物含量较低的模具钢钢锭,并按照正确的
退火工艺将钢锭退火。
[0009] 将钢锭加热到锻造
温度后,采用锻打比≧4进行墩拔锻造,将钢材锻制到要求的尺寸,之后将钢材做退火处理。
[0010] 将退火后的钢材按照正确的热处理工艺进行淬火和回火(硬度为HRC38-42),完成新型塑料模具钢的制造。
[0011] 与传统塑料模具钢718/1.2738相比,本发明的有益效果如下:新型塑料模具钢SPM通过
合金成分的
修改配比,采用系统精炼工艺和大锻比锻造工艺,结合先进独特的预硬处理工艺,使材料具备出色的综合性能,包括:高纯净度和致
密度、低偏析、组织细微均匀;优良的抛光和蚀纹处理性能;硬度更高更均匀、耐磨性良好;出色的加工性、韧性、热传导性、焊接性能等。本发明的上述各项性能比传统塑料模具钢均有了不同程度的改善和提升、而材料成本只是略有增加,从而能更好地满足家电、汽车等主流塑料模具对材料的需求和要求,更好地促进模具钢升级换代和进口替代,实现良好的质量和经济效益。
[0012] SPM生产工艺流程:
[0013]
具体实施方式
[0014] 下面将结合本发明
实施例中对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0015] 实施例
[0016] 一种新型塑料模具钢SPM的制备方法步骤如下:
[0017] 步骤一、按照模具钢的元素成份重量百分比进行原料配料(C0.25-0.29%、Si 0.20-0.40%、Mn 1.30-1.70%、Cr 1.25-1.45%、Mo0.40-0.60%、Ni 1.00-1.20%、V
0.10-0.20%、其余为Fe),将所需要的原料置于
电弧炉内熔炼、熔炼温度为1500-1550℃、熔炼时间200-250分钟,取样检测
铁水成份基本达标后再转入LF炉进行炉外精炼50-60分钟、并对成份进行必要的微调,随后在VD真空脱气炉中进行真空脱气20-30分钟,精炼后在保护气氛条件下浇注钢锭,钢锭冷却后以700-750℃进行退火去
应力处理。
[0018] 步骤二、将步骤一的钢锭加热到模具钢的锻造温度900-950℃,选用锻造吨位适合的锻压机,以不小于4的锻造比和要求的尺寸进行镦粗锻造,获得模具钢锻件,之后将锻件以700-750℃进行退火处理。
[0019] 步骤三、对步骤二的锻件用台炉加热至材料的奥氏体化温度850-880℃,保温30分钟后(中心到温后起计)将锻件转移到到淬火池中快速冷却淬火,冷却至50-70℃立即回火、在
选定的回火温度530-550℃至少保温2小时(中心到温起计)、回火处理不少于两次,获得硬度为HRC38-42模具钢成品。
[0020] 步骤四、对步骤三的模具钢成品实施全面的检验检测,包括化学成分、夹杂物等级、硬度、内在质量(探伤)、外形尺寸和表面质量等,检查合格后入库销售。
[0021] 对实施例的新型塑料模具钢用
光谱分析仪进行化学成分检验,将测得的各化学成分与前述成份配比比照,所有的成份含量均达标。
[0022] 对实施例的新型塑料模具钢用布氏硬度计或里氏硬度计对锻件的两端面进行硬度检测(检测点不少于5个、分布均匀),硬度HRC38-42、同截面硬度均匀性±2HRC。
[0023] 对实施例的新型塑料模具钢用探伤仪、按照GB/T6402-2008Ⅳ标准进行
超声波探伤,探测确认锻件无白点、裂纹、
缩孔、气泡、夹杂等
缺陷存在。
[0024] 对实施例的新型塑料模具钢进行非金属夹杂物测试,按GB/T10561中方法A进行检测,A/B/C/D类粗系细系均≤1.5。
[0025] 对实施例的新型塑料模具钢进行外形和尺寸检验,其中弯曲度≤3mm/m,总弯曲度≤0.3%L(L为总长度),棱
角处圆角半径R≤10mm.,断面切斜度≤10mm;尺寸符合厚度0~+10mm、宽度0~+15mm之偏差规定。
[0026] 对实施例的新型塑料模具钢进行表面质量检查,确认材料表面无裂纹、折叠、结疤、夹杂等缺陷,
氧化皮清除干净。
[0027] 新型塑料模具钢SPM已推广应用多年、材料成熟度高。根据材料的检验测试情况、综合市场客户的使用反馈及相关鉴定,现将SPM和1.2738两种材料的主要性能或指标对比说明如下:
[0028]
[0029]
[0030] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。