[发明专利]超大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑胶模具钢，具体涉及一种低成本超大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢，还涉及制备该塑胶模具钢的制造工艺，属合金钢技术领域。

背景技术

目前使用的大型塑胶模主要是美标的718模具钢和欧标的1.2738模具钢，这些模具钢主要是用于制造汽车保险杠用模和一些大型家电模，其中汽车保险杆模具尺寸达到2300mm×1800mm×800mm。这就要求模具材料具有较高的淬透性和硬度均匀性。因此，这类模具钢主要依赖进口的718或1.2738模具钢。这将大大增加模具使用商的使用成本和相关产品的制造成本。

随着我国模具制造业的快速发展和模具钢生产水平的不断提高，目前我国已能成功生产出大截面的718和1.2738模具钢，并在部分类型的汽车保险杠用模具上得到应用。但是，用于718或1.2738模具钢的制造成本较高，并且制造周期长，这给模具使用商带来巨大的压力。特别是2012年以来的全球经济底迷环境下，节约资源和降低成本是汽车制造业的一大瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本超大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢，具有较高的淬透性和硬度均匀性，适用于制造汽车保险杠用模和一些大型家电模。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案实现：超大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢，其创新点在于：所述钢的化学成分中各合金元素的质量百分比为：C为0.25～0.40%，Si为0.10～0.30%，Mn为2.00～3.00%，Cr为1.00～2.00%，Mo为0.10～0.30%，V为0.10～0.30%，P＜0.03%，S＜0.03%，Ni为0.10～0.30%，Nb≤0.15%，Fe余量。

优选的，所述钢的化学成分中各合金元素的质量百分比为：所述钢的化学成分中各合金元素的质量百分比为：C为0.28%，Si为0.20%，Mn为2.30%，Cr为1.30%，Mo为0.20%，V为0.20%，P＜0.020%，S＜0.015%，Ni为0.20%，Nb为0.08%，Fe余量。

本发明在718的基础上降低Mo的含量，大大降低甚至不用Ni元素，大幅度提高Mn元素的含量，从而大大降低该钢的合金成本，即每吨钢降低合金成本约1000元，相当于一副30吨的汽车保险杆模具节约合金成本约3万元以上。

本发明的另一目的在于提供一种超大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢的制备方法，包括冶炼、高温扩散热处理、锻造热加工、锻后预硬化处理和回火热处理工序，具体步骤如下：

（1）冶炼：按超上述大截面贝氏体预硬化塑胶模具钢的化学成分及重量百分比为进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后进行真空脱气和浇铸，然后热送锻造加热炉；

（2）高温扩散热处理：加热温度为1150～1250℃，保温时间为15～20h；

（3）锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至950～1200℃温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，总锻造压缩比≥3，终锻温度≥850℃；

（4）锻后预硬化处理：锻后采用水冷或雾冷，以大于0.015℃/s的速度快速冷却，至温度降到200℃以下装回火加热炉；

（5）回火热处理：加热至450～600℃，保温20～40小时后冷速≤30℃/h冷至250℃以下，出炉空冷。

进一步的，所述的高温扩散热处理，钢锭升温过程中分多级升温，保证钢锭内外温度均匀，即分别在600℃、800℃和1100℃等温；高温扩散热处理后在950～1200℃温度等温，当钢锭温度均匀后进行锻造处理。

所述锻后预硬化处理，锻后采用风冷或雾冷或水冷至200℃，立即回火处理，回火处理2次，每次回火温度450～600℃，每次回火保温时间15～20h。

本发明钢种没有或含有较低的Ni含量，因而不会有白点问题，所以在制造过程中省去了长时间的扩氢热处理工序，这样一方面大大缩短制造周期（缩短约7天时间），另一方面降低制造成本（每吨钢降低约800-1000元）。

此外，本发明钢种由于较高含量的Mn元素，而具有较高的淬透性，在制造过程中不需要像718或1.2738钢那样采用调质（淬火+回火）处理工艺来预硬化，而是可以利用锻造预热，在锻后进行风冷或雾冷或水冷等方式达到预硬化的目的。因此，这一方面缩短制造周期（缩短约6天时间），另一方面降低制造成本（每吨钢降低约1200-1500元）。

本发明的有益效果：与718或1.2738钢相比，本发明钢种缩短制造周期约13-15天，并且每吨钢降低制造成本约3000-3500元。这为我国制造业尤其是汽车制造业带来巨大的贡献，并且提高我国模具钢制造水平和市场竞争力。