一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及塑料模具钢产品技术领域，尤其涉及一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑 料模具钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车、拖拉机、电机、无线电、家用电器和国防工业的迅速发展，冷冲压、挤压、 模锻和压铸等无切削加工工艺被广泛应用，对模具的需要量越来越大，对制造模具的钢材 品种、钢材的冶金生产及钢材的热处理质量等也提出了越来越高的要求。
[0003] 目前模具钢的种类主要有冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等等，其中塑料模 具钢所占的比例最大，模具钢的使用性能直接关系到加工出来的塑料产品的质量，由于塑 料产品的特性，对塑料模具钢在抗腐蚀性、尺寸稳定性、表面耐磨性、抛光性等方面均有较 高的要求，现有的塑料模具钢主要存在硬度低、耐磨性差、使用寿命低、表面缺陷多等等寇 待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑 料模具钢及其制备方法。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢，该模具钢中各组分的重量百分数 为：C:0. 3-0. 4 %、Si :0· 3-0. 4 %、Mn :3· 5-4. 5 %、Ni :10. 0-11. 5 %、Ti :1· 2-1. 5 %、V : 0· 6-0. 8%、Pr :0· 01-0. 02%、P < 0· 01%、S < 0· 01%、复合变质剂：0· 01-0. 02%，其余为 Fe及不可避免的杂质。
[0007] 所述的一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢，所述的复合变质剂由以下重量 份的原料制成：纳米稀土氧化物2-3、纳米碳化钛8-10、氧化石墨稀1-1. 5、无水乙醇适量、 PEG-4000. 1-0. 2 ;其制备方法为：先将PEG-400溶解于无水乙醇中，随后投入纳米稀土氧化 物、氧化石墨稀，超声搅拌处理40-50min，待其完全分散后加入纳米碳化钛，继续超声搅拌 混合l_2h，搅拌结束后在350-400°C烘箱中进行干燥处理，完全干燥后粉体充分研磨分散， 得稀土氧化物-氧化石墨稀复合包覆纳米碳化钛的复合变质剂。
[0008] 所述的一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢的制备方法，所述的制备方法 为：
[0009] (1)将除复合变质剂外的各原料按照元素配比投入熔炼炉中，完全熔化后所得钢 水经精炼和真空脱气处理后浇注成钢锭，且在浇注过程中随流加入复合变质剂；
[0010] (2)将所得的钢锭在加热炉中以80-100°C /h的升温速率加热至1080-1125°C，保 温3-4h后对钢锭进行锻造，开锻温度为1050-1KKTC，停锻温度为750-80(TC，所得模块出 炉后自然冷却备用；
[0011] (3)将步骤⑵所得模块放入回火炉中，以60-80°C /h的速率加热至450-500°C， 保温4-5h后出炉，经自然冷却至室温即得。
[0012] 本发明的优点是：本发明在传统预硬型塑料模具钢的元素配比上适当提高了 Ni、 Mn、Ti、V等元素的配比，同时控制其他合金元素的用量，在保证传统塑料模具钢力学性能的 基础上进一步提高了合金材料的机械性能和加工性能，其轻质高强，耐磨耐蚀，抗热疲劳性 好，不易产生表面缺陷，可以满足多种类型的塑料件浇注用，加入的稀土氧化物-氧化石墨 烯包覆纳米碳化钨复合变质剂细化了模具钢的组织结构，提高晶体间的界面相容性，增强 增韧效果显著；该模具钢制备方法简单高效，制造周期短，可有效改善塑料件的表面质量， 经久耐用，极具生产应用价值。
【具体实施方式】
[0013] 该实施例模具钢中各组分的重量百分数为：C:0. 3%、Si :0. 3%、Mn :3. 5%、Ni : 10. 0%、Ti :1. 2%、V :0· 6%、Pr :0· 01%、P < 0· 01%、S < 0· 01%、复合变质剂：0· 01%，其 余为Fe及不可避免的杂质。
[0014] 其中复合变质剂由以下重量份的原料制成：纳米稀土氧化物2、纳米碳化钛8、氧 化石墨烯1、无水乙醇适量、PEG-4000. 1 ;其制备方法为：先将PEG-400溶解于无水乙醇中， 随后投入纳米稀土氧化物、氧化石墨烯，超声搅拌处理40min，待其完全分散后加入纳米碳 化钛，继续超声搅拌混合lh，搅拌结束后在35(TC烘箱中进行干燥处理，完全干燥后粉体充 分研磨分散，得稀土氧化物氧化石墨烯复合包覆纳米碳化钛的复合变质剂。
[0015] 该塑料模具钢的制备方法为：
[0016] (1)将除复合变质剂外的各原料按照元素配比投入熔炼炉中，完全熔化后所得钢 水经精炼和真空脱气处理后浇注成钢锭，且在浇注过程中随流加入复合变质剂；
[0017] (2)将所得的钢锭在加热炉中以80°C /h的升温速率加热至1080°C，保温3h后对 钢锭进行锻造，开锻温度为1050°C，停锻温度为750°C，所得模块出炉后自然冷却备用；
[0018] (3)将步骤⑵所得模块放入回火炉中，以60°C /h的速率加热至450°C，保温4h 后出炉，经自然冷却至室温即得。
[0019] 本实施例制备得到的塑料模具钢的力学性能检测结果如下：
[0021] 该实施例制备得到的塑料模具钢较之传统的P20锻造塑料模具钢相比使用寿命
[0022] 平均延长3. 0倍，其表面缺陷少，抛光后表面粗糙度Ra < 0. 10 μ m。
【主权项】
1. 一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢，其特征在于，该模具钢中各组分的重 量百分数为：c:0. 3-0. 4%、Si :0? 3-0. 4%、Mn :3. 5-4. 5%、Ni :10. 0-11. 5%、Ti :1. 2-1. 5%、V : 0? 6-0. 8%、Pr :0? 01-0. 02%、P < 0? 01%、S < 0? 01%、复合变质剂：0? 01-0. 02%，其余为Fe及 不可避免的杂质。2. 如权利要求1所述的一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢，其特征在于：所述 的复合变质剂由以下重量份的原料制成：纳米稀土氧化物2-3、纳米碳化钛8-10、氧化石墨 烯1-1. 5、无水乙醇适量、PEG-400 0. 1-0. 2 ;其制备方法为：先将PEG-400溶解于无水乙 醇中，随后投入纳米稀土氧化物、氧化石墨烯，超声搅拌处理40-50min，待其完全分散后加 入纳米碳化钛，继续超声搅拌混合l_2h，搅拌结束后在350-400°C烘箱中进行干燥处理，完 全干燥后粉体充分研磨分散，得稀土氧化物-氧化石墨烯复合包覆纳米碳化钛的复合变质 剂。3. 如权利要求1所述的一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢的制备方法，其特征 在于，所述的制备方法为： (1) 将除复合变质剂外的各原料按照元素配比投入熔炼炉中，完全熔化后所得钢水经 精炼和真空脱气处理后浇注成钢锭，且在浇注过程中随流加入复合变质剂； (2) 将所得的钢锭在加热炉中以80-100°C/h的升温速率加热至1080-1125°C，保温 3-4h后对钢锭进行锻造，开锻温度为1050-1100°C，停锻温度为750-800°C，所得模块出炉 后自然冷却备用； (3) 将步骤（2)所得模块放入回火炉中，以60-80°C/h的速率加热至450-500°C，保温 4_5h后出炉，经自然冷却至室温即得。
【专利摘要】本发明公开了一种轻质高耐热疲劳的预硬型塑料模具钢，该模具钢在传统预硬型塑料模具钢的元素配比上适当提高了Ni、Mn、Ti、V等元素的配比，同时控制其他合金元素的用量，在保证传统塑料模具钢力学性能的基础上进一步提高了合金材料的机械性能和加工性能，其轻质高强，耐磨耐蚀，抗热疲劳性好，不易产生表面缺陷，可以满足多种类型的塑料件浇注用，加入的稀土氧化物-氧化石墨烯包覆纳米碳化钨复合变质剂细化了模具钢的组织结构，提高晶体间的界面相容性，增强增韧效果显著；该模具钢制备方法简单高效，制造周期短，可有效改善塑料件的表面质量，经久耐用，极具生产应用价值。
【IPC分类】C22C33/04, C22C38/14
【公开号】CN105200319
【申请号】CN201510676996
【发明人】张庆
【申请人】芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月15日