一种塑料模具钢及其制造方法与流程

本发明涉及一种模具材料，尤其是一种塑料模具钢及其制造方法。

背景技术：

1、现今，模具这项重点工艺装备已成为国内经济各大产业不可或缺的重要一员。我国模具钢生产技术发展迅速，形成了我国自己的模具钢系列。随着全球产业结构调整，制造业等传统工业欧美市场的日趋饱和，劳动成本逐年提高，利润减少，重心向发展中国家转移。由于我国劳动力资源丰富、市场需求量大，决定了中国必将发展成为模具制造大国。

2、有关资料显示，我国一半模具钢均采用塑料模具钢制造，而塑料模具钢中1.2738、p20系列在家电、机械、汽车应用最为广泛，成为市场中需求量最大的材料。为抢占如此大的市场份额，迫使国内模具钢制造厂家竞争激烈，以致在保证不断提高产品质量的同时，能够有效的降低成本是提高市场份额，获得利润的重要途径。

3、目前，大型塑料模具钢在生产使用中，具体如下：

4、1类：模块厚度≤400mm，硬度范围30～38hrc，采用p20材料模块生产，主要由于模块厚度薄，不需要高淬透性材料生产，制造成本低。

5、2类：模块厚度400～500mm，硬度范围28～32hrc，采用p20材料模块生产，主要由于模块厚度较薄，硬度要求不高，仍采取价格低廉的材料。

6、3类：模块厚度≥400mm，硬度范围32～38hrc，采用1.2738材料模块生产，主要由于产品厚度大、硬度要求高，需采取价格昂贵的材料。

7、现国内市场上塑料模具钢主要以1.2738、p20两种材料为主，其中1.2738模块属于高合金、高淬透性材料，其原材料价格高，生产制造高硬度、厚度大的模块。p20模块对比1.2738模块属于低合金、低淬透性材料，其原材料价格低，生产制造低硬度、厚度小的模块。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种内部质量好的塑料模具钢；本发明还提供了一种塑料模具钢得到制造方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的成分的质量百分含量为：c 0.23%～0.28%、si 0.20%～0.40%、mn 1.50%～1.60%、p≤0.010%、s≤0.003%、cr 1.90%～2.10%、ni 0.25%～0.30%、mo 0.25%～0.30%、v 0.25%～0.30%、n 0.0070%～0.0090%、b 0.0012%～0.0020%，余量为fe和不可避免的杂质。

3、进一步的，所述塑料模具钢硬度为34～38hrc。

4、本发明成分设计构思为：降低c含量：控制在0.23～0.28%之间，降低c偏析，提高材料塑韧性，降低淬火开裂风险；

5、优化ni含量：降低控制在0.25～0.30%之间，保证材料足够淬透性下，大幅度降低材料成本；

6、优化mn含量：控制在1.5～1.6%之间，提高材料淬透性，不增加材料成本；

7、提高mo含量：提高控制在0.25～0.30%之间，提高材料淬透性，改善材料延展性，降低材料回火脆性，提高冲击韧性；

8、优化cr含量：控制在1.9～2.1%之间，提高材料冲击韧性显著，提高材料淬透性、冲击韧性，成本无明显影响；

9、增加b含量：控制在0.0012～0.0020%，提高材料淬透性，节约其他较稀贵的金属镍、钼等；

10、增加微量v：控制在0.25～0.30之间，并对n元素进行控制，得到析出vn、vc强化基体，提高产品硬度与强度。

11、本发明方法为：所述模具钢制成模块后进行预硬化热处理；所述预硬化热处理包括淬火加热、冷却和回火过程；

12、所述淬火加热过程：淬火加热温度900～920℃，淬火加热时间2.0～2.4h/100mm有效截面厚度；

13、所述冷却过程：淬火加热后的模块空冷至750～770℃，然后进行水空交替冷却；所述水空交替冷却过程为：首先第一次水冷到模块心部450～550℃，中间空气冷却15～25分钟，最后进行第二次水冷到心部250～350℃；

14、所述回火过程：采用两次回火工艺；第一次回火温度530～550℃，第二次回火温度500～520℃。

15、进一步的，所述冷却过程中，冷却水的初始水温≤32℃，单件水冷后水温温升不超过5℃，终止水温≤45℃。

16、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明及方法通过对低档次的p20塑料模具钢成分上改进优化，并通过特定的调质热处理工艺方法下，使其达到高档次1.2738塑料模具钢性能指标，在保证内部质量前提下，大幅度缩减原材料成本，提高塑料模具钢市场竞争力。

技术特征：

1.一种塑料模具钢，其特征在于，其成分的质量百分含量为：c 0.23%～0.28%、si0.20%～0.40%、mn 1.50%～1.60%、p≤0.010%、s≤0.003%、cr 1.90%～2.10%、ni 0.25%～0.30%、mo 0.25%～0.30%、v 0.25%～0.30%、n 0.0070%～0.0090%、b 0.0012%～0.0020%，余量为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种塑料模具钢，其特征在于：所述塑料模具钢硬度为34～38hrc。

3.权利要求1或2所述塑料模具钢的制造方法，其特征在于：所述模具钢制成模块后进行预硬化热处理；所述预硬化热处理包括淬火加热、冷却和回火过程；

4.根据权利要求3所述的一种塑料模具钢的制造方法，其特征在于：所述冷却过程中，冷却水的初始水温≤32℃，单件水冷后水温温升不超过5℃，终止水温≤45℃。

技术总结
本发明公开了一种塑料模具钢及其制造方法，其成分的质量百分含量为：C 0.23%～0.28%、Si 0.20%～0.40%、Mn 1.50%～1.60%、P≤0.010%、S≤0.003%、Cr 1.90%～2.10%、Ni 0.25%～0.30%、Mo 0.25%～0.30%、V 0.25%～0.30%、N 0.0070%～0.0090%、B 0.0012%～0.0020%，余量为Fe和不可避免的杂质。本塑料模具钢及方法通过对低档次的P20塑料模具钢成分上改进优化，并通过特定的调质热处理工艺方法下，使其达到高档次1.2738塑料模具钢性能指标，在保证内部质量前提下，大幅度缩减原材料成本，提高塑料模具钢市场竞争力。

技术研发人员：黄凤泽
受保护的技术使用者：石钢京诚装备技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13