专利名称：一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的热处理方法
技术领域：
本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种制备马氏体加铁素体塑料模具钢的 热处理方法。
背景技术：
20世纪80年代以来，我国的模具工业发展迅速，但现阶段还不能全面满足国内需 求，每年中高档模具仍需大量从国外进口，原因之一就是国产模具钢在很多方面与国际先 进水平还有一定差距。随着塑料制品向多样化和大型化方向发展，塑料模具用钢的质量和 性能要求日益提高。塑料模具的重要失效形式为磨损失效，局部塑性变形失效和断裂失效， 主要由于材料的强度、韧性及耐磨性低造成的。采用贵重合金元素含量低的低合金钢，通过 优化热处理工艺，得到高性能、低成本、长寿命的模具是一种切实可行的方法。塑料模具所使用的材料与热处理是影响其使用寿命的主要因素。由于钢中的Cr、 Mo形成的碳化物能提高钢的磨损抗力，溶于α中的Cr、Mo能提高钢的热强度，而钢中的C 是最强的固溶强化元素，因此，含Cr、Mo的中碳钢是塑料模具钢中应用最广泛的钢种。由于 硬度均勻、加工性能及力学性能好、模具变形小，调质态预硬化塑料模具钢得到广泛应用。双相钢在汽车工业上极具吸引力，汽车用高强度双相钢的研究较多，但双相钢在 模具上的应用报道较少。利用双相钢的性能优势，提高所制模具的寿命，具有广阔的应用前 景。本发明采用低合金钢，通过优化临界区热处理工艺得到理想的双相或多相组织，该发明 对改善塑料模具钢的综合性能，降低模具制造成本，充分发挥材料的潜力，具有重要意义。
发明内容
本发明的技术方案如下。本发明提供一种热处理方法制备的塑料模具钢，其各元素的质量分数为 C 彡 0. 27%, Si 彡 0. 40%, Mn 彡 1. 00%, Cr 彡 2. 00%, Mo 彡 0. 59%, Ni 彡 0. 30%, P 彡 0. 030%, S彡0. 030%，余量为Fe和不可避免的杂质。其中C的质量分数为0. 15 — 0. 27%，Mo的质量分数为0. 39 一 0. 59%，Ni的质量 分数为0. 10 - 0. 30%, Mn的质量分数为0. 60 一 1. 00 %，Cr的质量分数为1. 40 一 2. 00%, Si的质量分数为0. 20 — 0. 40%。制备上述塑料模具钢的方法为在热处理炉中加热钢至720 - 830°C保温10 — 50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100 — 600°C回火。该钢的硬度为30 — 40HRC，冲击 韧性为30 — 80J。其中在热处理炉中加热温度优选755 - 800 0C。上述方法制备的塑料模具钢，由回火马氏体加铁素体及均勻分布的碳化物组成。 钢中回火马氏体体积百分比占65 — 95%。碳化物颗粒平均直径在0. 01 — 1. 5 μ m之间。与现有技术相比，本发明的优点在于
1.合金元素含量低，制备成本低廉；.多种合金成分并存，并且各种合金成分含量可控，克服了现有技术中各种合金成分和组分的缺陷，例如现有技术中没有如本申请同时具 有C、Si、Mn、Cr、Mo、Ni、P、S元素，也没有上述元素的含量范围。当具备上述条件时，钢的 综合性能优异。2.钢的综合性能优异。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中塑料 模具钢的化学成分如表1所示，塑料模具钢的热处理工艺如表2所示，塑料模具钢的马氏体 体积分数、碳化物颗粒平均直径及性能如表3所示。表1塑料模具钢的化学成分(质量分数，%)
权利要求
本发明提供一种热处理方法制备的塑料模具钢，其各元素的质量分数为C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于C的质量分数为0.15 - 0. 27%， Mo的质量分数为0. 39 - 0. 59%, Ni的质量分数为0. 10 一 0. 30%, Mn的质量分数为0. 60 一 1. 00%, Cr的质量分数为1. 40 — 2. 00%, Si的质量分数为0. 20 — 0. 40%。
3.制备上述塑料模具钢的方法，其特征在于包括以下步骤在热处理炉中加热钢至 720 - 830°C保温10 - 50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100 — 600°C回火。
4.该钢的硬度为30- 40HRC，冲击韧性为30 — 80J。
5.权利要求9的方法，其特征在于在热处理炉中加热温度优选755- 800°C。
6.权利要求9-10所制备的塑料模具钢，其特征在于该钢由回火马氏体加铁素体及均 勻分布的碳化物组成。
7.权利要求11的方法，其特征在于钢中回火马氏体体积百分比占65- 95%。
8.权利要求11的方法，其特征在于碳化物颗粒平均直径在0.01 - 1. 5 μ m之间。
全文摘要
本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种马氏体加铁素体塑料模具钢的制备方法，该钢各元素的质量分数为C≤0.27%，Si≤0.40%，Mn≤1.00%，Cr≤2.00%，Mo≤0.59%，Ni≤0.30%，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。制备上述塑料模具钢的方法为在热处理炉中加热钢至720－830℃保温10－50min后，淬入油中冷至室温，接着进行100－600℃回火。该钢由回火马氏体加铁素体及均匀分布的碳化物组成，钢中回火马氏体体积百分比占65－95%，碳化物颗粒平均直径在0.01－1.5μm之间。该钢的硬度为30－40HRC，冲击韧性为30－80J。实施本发明后的塑料模具钢，具有较高强度及伸长率、优异的冲击韧性、优良的抛光性能，且成本低廉。
文档编号C22C38/44GK101956144SQ20101052644
公开日2011年1月26日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者左秀荣, 李勇, 杨晓, 王振伟, 王淼辉, 葛学元, 陈蕴博 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心;郑州大学