本发明属于金属材料领域，尤其涉及塑料模具钢钢板及其制备工艺。
背景技术：
：注塑为大批量生产形状复杂、表面平整、尺寸精度要求高的塑料产品提供了一种高效经济的生产方法，近年来随着汽车轻量化的要求，以及家用电器、电子通讯设备等行业的蓬勃发展，汽车工业及家电、通讯制造业中注塑件越来越多地使用。注塑模由于生产周期长、投资大、制造精度高，造价昂贵，长期的生产运营使得模具制造商已经把重点聚焦到获得更长的模具寿命上，即“模具风险控制”。所谓“模具风险”，是指模具设计、模具原材料选购及热处理、模具制造、使用过程中，由各环节中存在的问题引发损失所带来的风险。而模具钢的品质是抵御“模具风险”的前提和保证。实践表明，塑料模具钢的截面硬度均匀性对注塑件的良品率及模具寿命有重要影响。通常，为避免热处理过程中模具发生变形和产生裂纹，塑料模具在开模前通常要进行预硬化处理，使其具有较高的性能稳定性及良好的硬度均匀性。目前公开的具有良好组织及硬度均匀性的塑料模具钢发明较多。从成分上看，发明cn101002638a，cn101792886a，cn102286698a等，其成分中均含有0.6％-2.4％不同含量的mo或ni，生产成本较高。工艺方面，对于目前已有的塑料模具钢钢板的专利或现有产品中，一部分采用模铸生产，如发明cn102899571a，cn102312168a；一部分采用锻造工艺，如发明cn102286698a，cn102198504a，cn102650021a；一部分采用控轧控冷，如发明cn102268599a，cn103981447a，cn103757544a，cn101760701a；还有一部分采用离线热处理的方法，如发明cn103710625a，采用850-900正火+400-600回火，发明cn103981451a，采用热轧+500-530回火，发明cn101805820a，采用下线进入350-450的缓冷坑，发明cn104164549a，采用450-600回火。采用调质工艺处理时，钢板不同厚度截面冷速不同导致硬度不均匀，且在淬火过程中截面温差产生内应力，增加淬火开裂倾向。另外，模铸、锻造、控轧控冷及离线热处理等工艺都存在生产环节多、周期长、生产效率低、成本难以控制等缺点。针对这种情况，从合金成分设计方面着手，开发出非调质、低成本且截面硬度均匀的塑料模具钢，成为目前模具钢生产企业的重要课题。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种非调质预硬塑料模具钢钢板及其制备工艺，可以确保完全符合assab718硬度要求，无需通过热处理，降低了能耗，节省了企业生产成本。本发明目的是这样实现的：一种非调质预硬塑料模具钢钢板，该钢板的成分按重量百分比计如下：c：0.24％-0.36％；si：0.18％-0.32％；mn：1.2％-1.4％的；p≤0.010％；s≤0.005％；cr：1.8％-2.1％；mo：0.20％-0.42％；ni：0.50％-0.80％；余量为fe和不可避免的杂质。本发明成分设计理由如下：(1)c：c是钢中保证硬度和淬透性的重要元素，可以有效地提高淬透性，c含量偏低，无法保证截面硬度均匀性，c含量过高，容易造成偏析和开裂。因此本发明控制钢中c含量在0.24％-0.36％范围内。(2)si：适量的si有利于钢的脱氧，也可以使钢的切削性能提高。但是，过高的si含量会引起组织偏析，降低钢的韧性及硬度均匀性，所以si含量不易过高，实际控制为0.18％-0.32％。(3)mn：mn是强烈推迟珠光体转变的合金元素，不仅可以提高钢的强度，而且可以降低奥氏体转变温度，提高钢的淬透性，但mn含量过高会使钢中晶粒粗化。因此本发明控制钢中mn含量控制在1.2％-1.4％。(4)p：通常情况下，p在钢中属于有害元素，增加钢的脆性，同时较高含量的p在钢中易造成成分偏析及中心疏松的产生，导致钢板性能不均匀，因此本专利要求钢中的p含量低于0.010％。(5)s：s在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性。也易于在钢中形成硫化物夹杂，同时加剧中心偏析、疏松等缺陷的产生，因此本发明要求钢中s含量低于0.005％。(6)cr：cr可增强奥氏体过冷能力，降低马氏体和贝氏体转变温度，显著提高钢的淬透性，空冷状态下促进贝氏体的形成，与mn配合加入时效果更加明显，但cr含量过高会造成钢中成分偏析，因此本发明控制钢中cr含量为1.8％-2.1％。(7)mo：mo可提高钢的回火稳定性，并有助于提高钢的截面组织及硬度均匀性，但mo含量过高，则成本增大，因此本发明控制钢中mo含量为0.20％-0.42％。(7)ni：ni在钢中可强化铁素体并细化珠光体，使钢在增加强度的同时，保持良好的塑性和韧性，ni还可提高钢的耐酸碱腐蚀性能及耐热性能，综合考虑成本因素，本发明控制钢中ni含量在0.50％-0.80％。本发明技术方案之二是提供一种非调质预硬塑料模具钢钢板的制备工艺，包括转炉冶炼、连铸、板坯再加热、轧制，轧制：板坯开轧温度不小于1100℃，在轧制过程用高压水充分除鳞，终轧温度890～930℃，以尽量减少奥氏体晶粒长大；钢板轧后空冷至200～300℃；之后立即入炉进行回火处理，以使钢中各元素充分扩散、减少成分偏析，回火温度550～580℃，升温速率1.0～1.4min/mm，净保温时间1.5～2.0min/mm。进一步，冶炼：转炉冶炼控制入转炉铁水s≦0.005％，出钢严控挡渣；终渣碱度控制在r＝3.0～4.0，做到初期早化渣，过程渣化好，终渣化透；根据氧含量加入铝铁脱氧；lf工序向钢水喂入casi线，喂入量200～400米/炉，根据s含量调整喂线量；rh精炼采用深真空脱气操作模式，确保纯脱气时间>15min；连铸：浇注时，钢包到中间包采用长水口保护出钢，中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注，中间包钢水过热度控制≤20℃；结晶器保护渣采用高碳钢专用保护渣；铸坯下线堆垛缓冷，垛底、垛顶各放一块其他钢的热坯，垛位旁边放置热坯子围冷，堆垛缓冷72h以上。板坯再加热：板坯目标加热温度1200～1220℃，钢坯出炉后迅速至除鳞机去除氧化铁皮。本发明突破传统塑料模具钢合金设计模式，通过mn、cr、mo、ni等元素的合理匹配，减少了成分偏析；采用lf+rh精炼、钙化处理、全程保护浇注、高温低速大压下轧制等多种技术手段减少钢板内部夹杂、疏松、气孔等缺陷，经超声波检测，各厚度规格钢板均符合gb/t2970i级标准；钢板截面硬度均匀，分布在32-35hrc区间内，完全满足高品质塑料模具钢的硬度要求差3hrc区间内；无需通过调质处理，降低能耗，大大节省了企业生产成本，缩短了生产周期。本发明供了一种非调质预硬塑料模具钢钢板及其制备工艺，生产的钢板厚度为16～150mm，宽度及长度可根据实际需求进行生产，有益效果如下：(1)化学成分配比更加合理，通过mn-cr-mo-ni发生复合作用，这些复合作用可以增加材料的稳定性，抑制动态再结晶，细化晶粒，提高钢的强韧性和淬透性，使钢的成分偏析更小，组织更加均匀。(2)本发明通过优化合金成分设计，配合适当的热轧及回火工艺，避免进行淬火处理，进而克服了塑料模具钢淬火裂纹敏感性高的缺点，同时达到了预硬化的效果，省去了淬火槽等冶金装备，降低了能耗，节约了模具钢制造成本，缩短了制造周期。(3)本发明钢种截面硬度均匀性良好，截面硬度差值仅为3hrc，完全符合assab718硬度要求。加工性能良好，可直接用于制模加工。附图说明图1为本发明实施例1钢板心部显微组织金相图。图2为本发明实施例1钢板表面显微组织金相图。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步的说明。本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行转炉冶炼、连铸、板坯再加热、轧制、回火，轧制：板坯开轧温度不小于1100℃，在轧制过程用高压水充分除鳞，终轧温度890～930℃；钢板轧后空冷至200～300℃；回火：空冷后立即入炉进行回火处理，回火温度550～580℃，升温速率1.0～1.4min/mm，净保温时间1.5～2.0min/mm。本发明实施例钢的成分见表1。本发明实施例钢的主要工艺参数见表2。本发明实施例钢厚度截面各位置硬度测试结果(hrc)见表3。表1本发明实施例钢的成分(wt％)实施例厚度/mmcsimnpscrmoni1160.250.291.30.0090.0041.90.390.622460.310.191.30.0060.0032.00.340.713810.350.221.20.0080.0021.90.400.5341100.290.301.40.0050.0032.00.280.76表2本发明实施例钢的主要工艺参数表3本发明实施例钢厚度截面各位置硬度测试结果(hrc)从表3可以看出，实施例的四个厚度规格钢板的硬度值均符合assab718硬度要求。由附图可以看出，本发明钢板的组织为回火索氏体，心部有轻度偏析。为了表述本发明，在上述中参照附图通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关
技术领域：
的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。当前第1页12