专利名称：一种淬硬型易切削镜面塑料模具钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及的淬硬型易切削镜面塑料模具钢涉及钢铁材料领域，尤其是高级塑料模具 钢领域。
背景技术：
理想的塑料模具钢最好是能兼有淬硬性、易切削性、镜面抛光性和耐蚀性特性。'具备 前述一种或几种特性的现有塑料模具钢分别有预硬化型塑料模具钢。SM3Cr2Mo (P20)禾卩SM3Cr2NiMo (P20+Ni)是通用的预硬 化塑料模具钢，预硬化硬度为28 37HRC， P20+Ni比P20有更好的淬透性和力学性能，被 称为高级塑料模具钢，这两种模具钢的加工性能尚可，除少量精品钢材以外，抛光难以达 到镜面效果。由于硬度偏低，耐磨性差，模具寿命不长且不耐腐蚀。预硬化易切削塑料模具钢。4CrNiMnMoVSCa(4NiSCa)和5 CrNiMnMoVSCa(5NiSCa) 的预硬化硬度35 45HRC，由于添加了易切削元素S、 Ca因此具备了较好的可加工性和镜 面抛光性，但耐磨性还嫌不足，影响模具使用寿命，而且也不耐蚀；8Cr2MnMoVS(8Cr2S) 同4NiSCa和5NiSCa相比，硬度有较大提高，预硬化硬度可达40 48HRC,是一种兼顾易 切削性、耐磨性和抛光性的新钢种，但同样是耐蚀性不足。耐蚀塑料模具钢。SM2Crl3、 SM4Crl3和SM3Crl7Mo是我国纳标的三个耐蚀塑料模 具钢，属于高级塑料模具钢范围，由不锈钢种经过精炼而得，钢材纯净度高，普遍具有耐 蚀性和镜面抛光性，力学性能高，尤其是硬度高可达56HRC以上，但不易加工，为改善 加工性能，需经过高温回火，使硬度降低至40HRC左右，因此又损失了加工表面的表面 质量和抛光性。属于同类的钢种还有德国蒂森的GS-316ESR，(4Crl6Mo)，日本大同特钢的 S-STAR等。淬硬型塑料模具钢。模具钢行业内还没有专门开发的淬硬型塑料模具钢，现有的几个 钢号都是由热作模具钢和冷作模具钢代替，如纳标的SM4Cr5MoSiV和SM4Cr5MolVl就 是由热作模具钢4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiVl直接纳入，SMCrl2MolVl是由冷作模具钢 Crl2MolVl直接纳入，在冶金工艺方面要经过ESR^VAR等工艺精炼加工，这些钢种硬度 可达45 60HRC,具有良好的抛光性，蚀刻性及力学性能，但高硬度下的加工性能不佳，而 且材料成本高。塑料模具钢除上述四类以外，还渗碳型和时效硬化型塑料模具钢，但与本发明所涉不属于同一类。此外，中国专利也公开了一些此类模具钢，如中国专利CN86103713公开的"易切削 高韧性塑料模具钢"、CN85100821公开的"易切削析出硬化型热作模具钢"、CN98111772.4 公开的"一种微合金化塑料模具钢的制造方法"及CN200610047668.7公开的"一种耐腐 蚀易切削塑料模具钢"等。发明内容本发明的目的在于提供一种兼有淬硬性、易切削性、镜面抛光性和耐蚀性的新型塑料 模具钢，且材料成本低。本发明淬硬型易切削耐蚀镜面塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(Wt%):C0.30~0.70, Si《1.0, Mn《0.9， Cr7.0 11.5， Ni《2.5， B0.30~0.75, Cu《1.0， S《0丄P 《0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。优选化学成份为(wt%): C0.30~0.46， Si《0.7， Mn《0.6， Cr7.0~9.0， Ni《1.25， B0.40~0.60， Cu《1.0， S《0.1， P《0.04，其余为Fe和不 可避免的杂质。进一步的优选化学成份为(wty。) C0.30~0.46， Si《0.7， Mn《0.6， Cr7.0~9.0， 0.5<Ni《1.25， B0.40~0.60， 0.3<Cu《1.0， S《0.1， P《0.04，其余为Fe和不可避免的杂 质。按合金模具钢钢号标定方法，本发明的塑料模具钢牌号为4Cr8NiBCu。 本发明塑料模具钢4Cr8NiBCu中的主要合金元素的作用如下碳(C):钢中的基本组成元素，决定钢的硬度并对钢的其它力学性能起基础性作用， 本发明中碳的含量设计为0.30~0.65wt%，可满足56~58HRC范围内的硬度要求。 硅(Si)、锰(Mn):提高淬透性和力学性能。铬(Cr):存在于基体和硼化物中， 一方面起耐蚀作用，另一方面起强化作用。 镍(Ni):固溶于基体中，增加钢的高温变形能力，有利于锻造，此外，还增加耐蚀 能力，提高韧性和塑性。硼(B):形成一次硼化物和大量均匀分布的二次复合硼碳化物，使钢在高硬度条件具备良好的加工切削性能和抛光性能。铜(CU):在制造厚大模块时，添加1.0wt。/。以下的铜，可进一步提高淬透性。本发明塑料塑料模具钢的金相组织由马氏体基体和少量共晶硼化物组成，而马氏体基 体上大量分布细小颗粒状二次硼碳化物。无论是马氏体基体还是共晶硼化物及二次硼碳化 物，均含有较高的铬，且基体中还固溶了全部的镍，因此各相均具有耐蚀性，而大量均匀 分布的二次硼碳化物提供了材料的易切削性能和镜面抛光性能。本发明的4Cr8NiBCu塑料模具钢有如下优点在硬度高达57HRC时，仍有优越的切削加工性能，铣削表面粗糙度可达到RaO. 2以 下，铣屑为细碎屑，不粘刀，刀具磨损小，因此可认为本发明的模具钢是一种高硬度条件下的易切削钢，切削性能优于SM4Cr5MolVl和SMCrl2MolVl; 高耐磨性，硬度》56HRC; 高抛光性，可达镜面； 高耐蚀性；相对低的成本。本发明的塑料模具钢4Cr8NiBCu不含昂贵的Mo，只选择性加入《 2.5wt%Ni，同现有的含Mo、 Ni元素的模具钢相比，成本较低。
图l为本发明塑料模具钢4Cr8NiBCu的金相照片。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。本发明塑料模具钢4Cr8NiBCu的制造工艺为电弧炉熔炼一浇注模具钢锭一一次锻造 开坯一热送退火一坯料切割一二次锻造模块一球化退火一热处理(淬回火)一成品模块入库。按上述制造工艺制造的塑料模具钢具体实施例的化学成份及性能试验结果见表1(表 中成份为除铁及不可避免的杂质外的化学成份)。经金相分析，可见本发明塑料模具钢 4Cr8NiBCu的典型金相组织由马氏体基体和少量共晶硼化物组成，而马氏体基体上大量分 布细小颗粒状二次硼碳化物，参见图l。表1淬硬型易切削塑料模具钢实施例化学成份性能铣削表抛光序CSiMnCrNiBCuSP硬冲击韧面质量效果号度 HRC度 ak(J/cm2)Ra10.310.780.5710.370.680.350.010.0245658.5《0,2镜面20.350.840.838.580.610.0160.0355652.0SO. 2镜面30.400.990.878.320.730.0530.0305840.0《0.2镜面40.430.520.7510.890.540.710.0350.0245753.0《0.2镜面0.450.650.517.160.630.500.600.0460.0275651.0SO. 2镜面60.450.610.887.711.030.400.740.0440.0345655.0SO. 2镜面70.420.490.678.001.10.670.6850.0140.0155659.0《0.2镜面80.460.270.158.401.210.560.790.0140.0225763.0SO. 2镜面90.6880.470.678.301.130.730.670.0250.0195837.0《0.2镜面
权利要求
1. 一种淬硬型易切削耐蚀镜面塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(wt％)C0.30～0.70，Si≤1.0，Mn≤0.9，Cr7.0～11.5，Ni≤2.5，B0.30～0.75，Cu≤1.0，S≤0.1，P≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。
2、 如权利要求1所述的塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(wt%): C0.30~0.46， Si《0.7， Mn《0.6， Cr7.0 9.0， Ni《1.25， B0.40~0.60， Cu《1.0， S《(U， P《0.04，其 余为Fe和不可避免的杂质。
3、 如权利要求2所述的塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(wt%): C0.30~0.46， Si《0.7， Mn《0.6， Cr7.0~9.0， 0.5<Ni《1.25， B0.40 0.60， 0.3<Cu《1.0， S《0.1' P 《0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。
4、 如权利要求1或2或3所述的塑料模具钢，其特征在于其金相组织由马氏体基 体和少量共晶硼化物组成，而马氏体基体上大量分布细小颗粒状二次硼碳化物。
全文摘要
本发明涉及一种淬硬型易切削耐蚀镜面塑料模具钢，其特征在于其化学成份为(wt％)C0.30～0.70，Si≤1.0，Mn≤0.9，Cr7.0～11.5，Ni≤2.5，B0.30～0.75，Cu≤1.0，S≤0.1，P≤0.04，其余为Fe和不可避免的杂质。金相组织由马氏体基体和少量共晶硼化物组成，而马氏体基体上大量分布细小颗粒状二次硼碳化物，可淬硬，硬度56～58HRC，具备易切削性、耐蚀性和镜面抛光性。
文档编号C22C38/54GK101260500SQ200810060480
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者胡开华 申请人:宁波浙东精密铸造有限公司