一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及塑料模具鋼產品技術領域，尤其涉及一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型 塑料模具鋼及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車、拖拉機、電機、無線電、家用電器和國防工業的迅速發展，冷沖壓、擠壓、 模鍛和壓鑄等無切削加工工藝被廣泛應用，對模具的需要量越來越大，對制造模具的鋼材 品種、鋼材的冶金生產及鋼材的熱處理質量等也提出了越來越高的要求。
[0003] 目前模具鋼的種類主要有冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等等，其中塑料模 具鋼所占的比例最大，模具鋼的使用性能直接關系到加工出來的塑料產品的質量，由于塑 料產品的特性，對塑料模具鋼在抗腐蝕性、尺寸穩定性、表面耐磨性、拋光性等方面均有較 高的要求，現有的塑料模具鋼主要存在硬度低、耐磨性差、使用壽命低、表面缺陷多等等寇 待解決的問題。
【發明內容】
[0004] 本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型 塑料模具鋼及其制備方法。
[0005] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼，該模具鋼中各組分的重量百 分數為：C:0. 2-0. 3 %、Si:0. 5-0. 6 %、Μη:2· 0-2. 5 %、Cr:l. 0-1. 5 %、Μο:0· 3-0. 4 %、 Cu:0. 4-0. 5%、Ni:4. 0-5. 0%、S 彡 0· 01%、P 彡 0· 02%、復合變質劑：0· 01-0. 02%，其余為 Fe及不可避免的雜質。
[0007] 所述的一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼，所述的復合變質劑由以 下重量份的原料制成：納米稀土氧化物2-3、納米碳化媽8-10、無水乙醇適量、PEG-400 0. 1-0. 2 ;其制備方法為：先將PEG-400溶解于無水乙醇中，隨后投入納米稀土氧化物，超聲 攪拌處理40-50min，待其完全分散后加入納米碳化媽，繼續超聲攪拌混合1-2h，攪拌結束 后在300-400°C烘箱中進行干燥處理，完全干燥后粉體充分研磨分散，得稀土氧化物包覆納 米碳化媽的復合變質劑。
[0008] 所述的一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼的制備方法，所述的制備方法 為：
[0009] (1)將除復合變質劑外的各原料按照元素配比投入熔煉爐中，完全熔化后所得鋼 水經精煉和真空脫氣處理后澆注成鋼錠，且在澆注過程中隨流加入復合變質劑；
[0010] (2)將所得的鋼錠在加熱爐中以80-100°C /h的升溫速率加熱至1120-1160°C，保 溫3-4h后對鋼錠進行鍛造，開鍛溫度為1080-1130°C，停鍛溫度為850-880°C，所得模塊出 爐后自然冷卻備用；
[0011] (3)將步驟（2)所得模塊放入回火爐中，以60-80°C /h的速率加熱至550-580°C， 保溫4-5h后出爐，經自然冷卻至室溫即得。
[0012] 本發明的優點是：本發明在傳統預硬型塑料模具鋼的元素配比上適當提高Mn、 Ni、Cu等元素的配比，同時控制其他合金元素的用量，在保證傳統塑料模具鋼力學性能及加 工性能的基礎上進一步提高了合金的韌性和抗腐蝕性，尤其是對鹵素介質中的耐腐蝕性， 可以滿足多種含鹵塑料件澆注用，加入的稀土氧化物包覆納米碳化鎢復合變質劑進一步改 善了模具鋼的組織結構，增強增韌效果顯著，與金屬液的浸潤性更佳，變質效果均勻穩定； 該模具鋼制備方法簡單高效，制造周期短，模塊表面致密光潔，易于切削拋光，極具生產應 用價值。
【具體實施方式】
[0013] 該實施例模具鋼中各組分的重量百分數為：C:0. 2%、Si:0. 5%、Mn:2. 0%、 Cr:l. 0%、Μ〇:0· 3%、Cu:0. 4%、Ni:4. 0%、S 彡 0· 01%、P 彡 0· 02%、復合變質劑：0· 01%， 其余為Fe及不可避免的雜質。
[0014] 其中復合變質劑由以下重量份的原料制成：納米稀土氧化物2、納米碳化鎢8、無 水乙醇適量、PEG-400 0. 1 ;其制備方法為：先將PEG-400溶解于無水乙醇中，隨后投入納 米稀土氧化物，超聲攪拌處理40min，待其完全分散后加入納米碳化媽，繼續超聲攪拌混合 lh，攪拌結束后在350°C烘箱中進行干燥處理，完全干燥后粉體充分研磨分散，得稀土氧化 物包覆納米碳化鎢的復合變質劑。
[0015] 該塑料模具鋼的制備方法為：
[0016] (1)將除復合變質劑外的各原料按照元素配比投入熔煉爐中，完全熔化后所得鋼 水經精煉和真空脫氣處理后澆注成鋼錠，且在澆注過程中隨流加入復合變質劑；
[0017] (2)將所得的鋼錠在加熱爐中以80°C /h的升溫速率加熱至1120°C，保溫3h后對 鋼錠進行鍛造，開鍛溫度為1080°C，停鍛溫度為850°C，所得模塊出爐后自然冷卻備用；
[0018] (3)將步驟⑵所得模塊放入回火爐中，以60°C /h的速率加熱至550°C，保溫4h 后出爐，經自然冷卻至室溫即得。
[0019] 本實施例制備得到的塑料模具鋼的力學性能檢測結果如下：
[0021] 該實施例制備得到的塑料模具鋼較之傳統的P20鍛造塑料模具鋼相比使用壽命 平均延長1. 4倍，其表面缺陷少，拋光后表面粗糙度Ra < 0. 050 μ m。
【主權項】
1. 一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各組分的 重量百分數為：c:0.2-0. 3%、Si:0?5-0. 6%、Mn:2. 0-2. 5%、Cr: I.O-L5%、Mo:0?3-0. 4%、 Cu:0. 4-0. 5%、Ni:4. 0-5. 0%、S<0? 01%、P<0? 02%、復合變質劑：0? 01-0. 02%，其余為Fe及 不可避免的雜質。2. 如權利要求1所述的一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼，其特征在于：所 述的復合變質劑由以下重量份的原料制成：納米稀土氧化物2-3、納米碳化媽8-10、無水乙 醇適量、PEG-400 0. 1-0. 2 ;其制備方法為：先將PEG-400溶解于無水乙醇中，隨后投入納米 稀土氧化物，超聲攪拌處理40-50min，待其完全分散后加入納米碳化媽，繼續超聲攪拌混合 l_2h，攪拌結束后在300-400°C烘箱中進行干燥處理，完全干燥后粉體充分研磨分散，得稀 土氧化物包覆納米碳化鎢的復合變質劑。3. 如權利要求1所述的一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼的制備方法，其特 征在于，所述的制備方法為： (1) 將除復合變質劑外的各原料按照元素配比投入熔煉爐中，完全熔化后所得鋼水經 精煉和真空脫氣處理后澆注成鋼錠，且在澆注過程中隨流加入復合變質劑； (2) 將所得的鋼錠在加熱爐中以80-100°C/h的升溫速率加熱至1120-1160°C，保溫 3-4h后對鋼錠進行鍛造，開鍛溫度為1080-1130°C，停鍛溫度為850-880°C，所得模塊出爐 后自然冷卻備用； (3) 將步驟（2)所得模塊放入回火爐中，以60-80°C/h的速率加熱至550-580°C，保溫 4_5h后出爐，經自然冷卻至室溫即得。
【專利摘要】本發明公開了一種高韌性耐鹵素腐蝕的預硬型塑料模具鋼，該模具鋼在傳統預硬型塑料模具鋼的元素配比上適當提高Mn、Ni、Cu等元素的配比，同時控制其他合金元素的用量，在保證傳統塑料模具鋼力學性能及加工性能的基礎上進一步提高了合金的韌性和抗腐蝕性，尤其是對鹵素介質中的耐腐蝕性，可以滿足多種含鹵塑料件澆注用，加入的稀土氧化物包覆納米碳化鎢復合變質劑進一步改善了模具鋼的組織結構，增強增韌效果顯著，與金屬液的浸潤性更佳，變質效果均勻穩定；該模具鋼制備方法簡單高效，制造周期短，模塊表面致密光潔，易于切削拋光，極具生產應用價值。
【IPC分類】C22C33/04, C22C38/58, C21D8/00
【公開號】CN105200342
【申請號】CN201510680952
【發明人】張慶
【申請人】蕪湖市寶藝游樂科技設備有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年10月15日