耐磨模具用钢及其生产方法

摘要

本发明提供一种耐磨模具用钢及其生产方法。针对生产强化工程塑料制品（如加入纤维强化的热塑性工程塑料制品）用的或热固性塑料挤压成形用的模具，需要采用耐磨性好的模具钢的要求。本发明的耐磨模具用钢，其特征是：按质量百分含量包括0.03%-0.18%的 C、0.8-1.25%的Mn、0.11%-0.29%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．21%～0．30%的Pb、0．05%～0．08%的Bi、0.21～0.44%的W、0.55%-3.00%的Mo、0.16%-0.80%的Ti、0.03%～0.2%的Al， 0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明用于生产耐磨模具。

权利要求

1.一种耐磨模具用钢的生产方法，其特征是：该方法包括：按质量百分含量将0.12%的 C、0.96%的Mn、0.23%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．26%的Pb、0．07%的Bi、0.35%的W、1.45%的Mo、0.75%的Ti、0.17%的Al，0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe依次进行铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，底吹Ar搅拌，所述的底吹Ar搅拌时间不少于12分钟，然后经过RH炉进行成分微调得到上述配比后进行真空循环脱气处理，保证RH纯脱气时间不少于6分钟，再采用全程吹Ar保护浇铸，浇铸成钢锭，按照加工模具的要求进行切削、磨削、抛光后进行渗碳处理，渗碳处理后进行淬火、回火；所述的渗碳处理是在渗碳炉内加热到920℃—930℃，保持1-2小时；所述的淬火温度是850℃—860℃。

说明书

耐磨模具用钢及其生产方法

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明涉及一种模具用钢，具体涉及一种耐磨模具用钢及其生产方法。

[0003] 背景技术：

[0004] 塑料大致分为热固性塑料和热塑性塑料两大类，每类又分为不同的品种。由于压制塑料的品种不同，以及对塑料制品的尺寸、形状、精度、表面粗糙度等的不同要求，对塑料模具用钢的耐磨性、抗腐蚀性、耐热性、耐压性、磁学性能、微变形和镜面抛光性能等有不同的要求。通用型塑料模具用钢用于生产通用型塑料（如聚乙烯、聚丙烯）工件的模具。当生产批量较小，尺寸精度和表面粗糙度无特殊要求而且模具截面不大时，可以采用碳素结构钢SM50、SM55钢或低碳钢10、20钢制造，前者采用调质或正火处理，后者采用渗碳加淬回火处理。低碳钢由于变形抗力低、塑性好，主要使用于采用冷挤压成形的方法压制模具型腔制造模具。

[0005] 为了生产强化工程塑料制品（如加入纤维强化的热塑性工程塑料制品）用的或热固性塑料挤压成形用的模具，需要采用耐磨性好的模具钢。

[0006] 发明内容：

[0007] 本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种耐磨模具用钢及其生产方法，这种钢具有高的硬度、强度、耐磨性、适应于耐磨模具的需要。

[0008] 上述的目的通过以下的技术方案实现：

[0009] 耐磨模具用钢，按质量百分含量包括0.03%-0.18%的 C、0.8—1.25%的Mn、0.11%—0.29%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．21%～0．30%的Pb、0．05%～
0．08%的Bi、0.21～0.44%的W、0.55%--3.00%的Mo、0.16%---0.80%的Ti、0.03%～0.2%的Al， 0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0010] 耐磨模具用钢，按质量百分含量包括0.09%-0.15%的 C、0.92—1.25%的Mn、0.14%—0.25%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．25%～0．29%的Pb、0．07%～
0．08%的Bi、0.26～0.40%的W、1.00%--2.65%的Mo、0.20%---0.75%的Ti、0.15%～0.2%的Al，0.28%的Ni，　8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0011] 耐磨模具用钢，按质量百分含量包括0.12%的 C、0.96%的Mn、0.23%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．26%的Pb、0．07%的Bi、0.35%的W、1.45%的Mo、0.75%的Ti、0.17%的Al，0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0012] 一种耐磨模具用钢的生产方法，该方法包括：按照上述配比将原料依次进行铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，底吹Ar搅拌，所述的底吹Ar搅拌时间不少于12分钟，然后经过RH炉进行成分微调得到上述配比后进行真空循环脱气处理，保证RH纯脱气时间不少于6分钟，再采用全程吹Ar保护浇铸，浇铸成钢锭，按照加工模具的要求进行切削、磨削、抛光后进行渗碳处理，渗碳处理后进行淬火、回火。

[0013] 所述的耐磨模具用钢的生产方法，所述的渗碳处理是在渗碳炉内加热到920℃—930℃，保持1-2小时。

[0014] 所述的耐磨模具用钢的生产方法，所述的淬火温度是850℃—860℃。

[0015] 有益效果：

[0016] 1.经过本发明人多次的实验研究表明：本发明中采用0.03%-0.18%的 C，配合0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，使得本发明的耐磨模具用钢具有搞腐蚀性效果佳，硬度渗透性强，抛光性好及淬硬后模具尺寸稳定等特点。若在潮湿的环境中操作和存放，或在下常状态下使用腐蚀性的塑胶材料，均不易生锈或实被污染等优良性能，同时具有较好的切削高镜面、抛光性能好、防酸防锈极佳，热处理变形小；适用于耐磨模具的要求；

[0017] 本发明含有0.8—1.25%的Mn，使得切削容易碎断，并有利于提高加工表面的质量；0.11%—0.29%的S改善钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用；

[0018] Si、强化铁素体，提高钢的强度和硬度，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性；

[0019] 本发明采用0．21%～0．30%的Pb，铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低，切削时融熔渗出起润滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影响常温力学性能；

[0020] 由于模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，本发明采用0.26～0.40%的W，提高钢的强度，提高钢的高温强度，提高钢的抗氢性能，使钢具有热硬性；

[0021] 本发明采用1.00%--2.65%的Mo，钼对铁素体有固溶强化作用，提高钢热强性，抗氢侵蚀的作用，提高钢的淬透性。

[0022] 由于模具在加热过程中，如果发生氧化、脱碳现象，就会使其硬度、耐磨性、使用性能和使用寿命降低；因此，要求模具钢的氧化、脱碳敏感性好。本发明采用0.16%---0.80%的Ti，能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度。并能提高钢在高温高压氢气中的稳定性。使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上，在珠光体低合金钢中，钛可阻止钼钢在高温下的石墨化现象。

[0023] 本发明采用0.03%～0.2%的Al，用作炼钢时的脱氧定氮剂，细化晶粒，抑制低碳钢的时效，改善钢在低温时的韧性，特别是降低了钢的脆性转变温度；提高钢的抗氧化性能。

[0024] 2.本发明采取的热处理工艺制度的作用如下：

[0025] 本发明采用低碳合金钢进行渗碳工艺， 渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐渗碳后模具表面具有较好的耐磨性、耐蚀性，更高的接触与弯曲疲劳强度，较高的冲击韧度、较低的脆性及较好的回火稳定性。能够充分满足耐磨模具的要求。

[0026] 具体实施方式：

[0027] 实施例1：

[0028] 耐磨模具用钢，按质量百分含量包括0.03%-0.18%的 C、0.8—1.25%的Mn、0.11%—0.29%的S、不大于0.03%的Si、不大于0.02%的P、0．21%～0．30%的Pb、0．05%～
0．08%的Bi、0.21～0.44%的W、0.55%--3.00%的Mo、0.16%---0.80%的Ti、0.03%～0.2%的Al， 0.28%的Ni，8.6%的Cr，0.35%的V，余量为Fe和不可避免的杂质。

[0029] 实施例2：