[发明专利]一种具有抗腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料模具钢的生产工艺领域，尤其涉及一种抗腐蚀性能高，适用范围广的塑料模具钢。

背景技术

随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中,模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向发展,对塑料模具钢的性能的要求越来越高,塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。但是模具在长期运转和保持过程中，容易生锈受蚀，而且随着塑料成型中添加各种成分，模具更容易受蚀。

同时市面上有很多种类具有抗腐蚀性能的塑料模具钢，但是这些抗腐蚀的塑料模具钢的应用范围较小，仅仅能适用于大气腐蚀或者水体腐蚀，在更换了其应用范围时，需要选择不同的配方进行生产，同时许多抗腐蚀性能的塑料模具钢因为配料中添加的抗腐蚀的元素，因此其钢本身的耐磨性、耐冲击性和抛光后的表面粗糙度低于同类的塑料模具钢，不符合企业的实际生产需求。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种抗腐蚀性能高，适用范围较广的塑料模具钢、

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有抗腐蚀性的塑料模具钢，所述的塑料模具钢中个组分的重量百分比为：C：0.20-0.32％，Si：0.12-0.15％，Mn：0.05-0.15％，P：0.06-0.08％，S：0.01-0.015％，N：0.1-0.15％，Ni：3.5-4.0％，Cr：8.5-10.5％，Cu：0.25-0.45％，Mo：0.45-0.5％，Cr+Ni=12-14.5％，余量为Fe和炼制过程中带进的其他杂质。

本发明的成分设计基于以下原理：

碳是提高钢的硬度和强度最为有效的元素，固溶强化作用显著，是保证模具钢硬度必不可少的元素。C是形成铬碳化物等各种碳化物的不可缺少的基本元素，C含量过高会造成钢中碳化物数量的增多及偏聚，降低韧性及耐腐蚀性能；C含量过低不能满足模具钢的高硬度要求；本发明所述的塑料模具钢中碳元素的比例为C：0.20-0.24%或C：0.25-0.32%。

钢中含有少量的硅有较好的脱氧作用，但Si含量过高则降低钢的焊接和切削加工性能，本发明优选的Si的比例为：0.12-0.15％。

钢中锰含量过高，有导致晶粒粗化的现象，同时增加钢的回火脆性，因此本发明将Mn含量控制在较低的含量范围，本发明优选的Mn的比例为：0.05-0.15％。

磷是易切削元素。磷溶解在铁素体中，能提高铁素体硬度，改进零件的表面光洁度和切削性能，但钢中磷太高会增加冷脆，本发明优选的P比例为：0.06-0.08％。

硫元素在钢中以硫化物的形式存在，降低钢的横向延展及韧性性能；本发明优选的S的含量为：0.01-0.015％。

氮能增加钢中铁素体，在钢中能改善切削加工性，本发明优选的N的含量为：0.1-0.15％。

铬是保证钢具有良好的耐蚀性的元素，与碳结合形成弥散的碳化物，从而使钢具有良好的耐磨性，而镍元素可以提高钢材的淬透性和耐腐蚀性，一般镍与铜和铬的配合效果尤为明显，其中当在m(Ni)＝3．5％左右时，钢材的耐腐蚀性最好，而当M(Ni)低于1％时，尤其当钢中含合铜时，改善耐蚀的效果并不明显；本发明所述的塑料模具钢中镍元素和铬元素的比例为Ni：3.5-4.0％，Cr：8.5-10.5％，两种元素的混合比例为Cr+Ni=12.0-12.5％或Cr+Ni=12.8-14.5％。

铜元素可在钢的腐蚀层与铜的富积层之间形成紧密的薄氧化铜中间层，形成双层结构的锈层，紧贴钢基体的内层，非常致密、完整，附着性强，可减缓腐蚀介质腐蚀钢板内部；本发明优选的Cu比例为：0.3-0.38%。

钼能有效提高钢抗大气腐蚀能力，在大气环境下尤其工业大气可使钢腐蚀速度降低1/2以上，本发明优选的Mo的比例为：0.45-0.5％。

本发明所述的一种具有抗腐蚀性的塑料模具钢的制造方法，所述的塑料模具钢的制造方法包括以下几个步骤：下料、锻造钢锭→保温回火→粗加工、热轧→高温回火→精加工、锻造→回火→冷却，具体包括以下几个步骤：

1）下料、锻造钢锭：根据配比将原料加入到冶炼钢水中，将满足成分的钢水浇注成钢锭；

2）保温回火：将上述钢锭放置在锻造加热炉中进行加热，加热温度为1200℃～1280℃，保温4～6小时；

3）粗加工、热轧：降温冷却到1150℃～1180℃，在此温度条件下将钢锭进行初步加工成锻坯；