[发明专利]一种无磁性模具钢及其制备方法

说明书

一种无磁性模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.55‑0.78％，Si：0.9‑1.2％，Mn：14.8‑17.4％，Cr：5.5‑9.5％，S：0.1‑0.35％，Mg：0.001‑0.015％，Al：0.04‑0.12％，Ca：0.0006‑0.0012％，V：2.0‑4.2％，Mo:0.5‑0.8％，N：0.08‑0.12％，Nb:0.1‑0.25％，Cu：0.4‑1.5％，O：0.003‑0.015％余量为Fe和不可避免的杂质元素。还提供一种无磁性模具钢的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种模具钢及其制备工艺，尤其是指易切削无磁性模具钢及其生产工艺。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展及专业化模具制造厂的出现，对塑料制品成型模具钢的需求量越来越大,对钢的性能和质量要求也越来越高。由于制作添加了铁氧体成分的塑料制品，需要在磁场内注射成型，要求模具本身无磁性，因此一般采用奥氏体钢制作，同时要求其具有高的耐磨性要求。

为了获得满足要求的无磁性模具钢，通常会选择加入较高含量的Mn，但这种钢具有明显的冷作硬化现象，造成机加工性能下降，在加工过程中会出现加工周期长，成本高等问题。

易切削钢是在钢中加入一种或几种元素，利用其本身或其他元素形成对切削加工有利的夹杂物来改善钢材的切削性。易切削钢有较好的切削加工性能和较好的表面光洁度，能降低产品的制造成本。随着机械制造工业和汽车工业的发展，易切削钢的使用量不断增加。在日本、美国等工业国家已形成易切削钢的标准化系列产品。但在模具制造领域，特别是在无磁模具制造领域，易切削钢的应用还很少。

发明内容

本发明提供了一种具有良好切削性能的无磁性模具钢，通过Mg、Ca、Al、Cu、S的复合添加，在保持无磁性的情况下进一步改进了钢材的切削性能，降低了其加工成本，缩短模具产品生产周期，适合大范围推广使用。

具体技术方案是：

一种无磁性模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：

C：0.55-0.78％，Si：0.9-1.2％，Mn：14.8-17.4％，Cr：5.5-9.5％，S：0.1-0.35％，Mg：0.001-0.015％，Al：0.04-0.12％，Ca：0.0006-0.0012％，V：2.0-4.2％，Mo:0.5-0.8％，N：0.08-0.12％，Nb:0.1-0.25％，Cu：0.4-1.5％，O：0.003-0.015％余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述合金组分满足以下条件中：

Cu％/S％≥4公式1

0.7≦(Ca％+Mg％)/O％≦3公式2

本发明的无磁性易切削模具钢通过如下工艺步骤进行制造：

(1)冶炼及合金化，电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼。为保证钢中易切削夹杂物形态，在炉外精炼时采用先向钢中加入Ca-Si线进行Ca处理，再向钢中加入Mg-Al中间合金的步骤进行处理，在保护气氛下进行浇铸，获得铸锭；

(2)进行电渣重熔，优选的在电渣重熔时采用以下重熔渣，以提高Mg的收得率。具体的熔炼渣组分为：

(20～35％)CaF2-(8～15％)CaCl2-(15～28)％Al203-(15～25)％CaO-(7-13)％MgO

(3)电渣重熔后进行锻造成型，之后进行1150～1180℃固溶处理后水冷，之后再将固溶后的钢材于550-720℃时效处理2-20小时。

本发明所述易切削无磁性模具钢的抗拉强度可达1100MPa以上，屈服强度达1000Mpa以上，且时效后硬度可达48HRC以上，且与本领域常规的无磁性模具钢相比，机加工时刀具磨损量下降30％以上。