塑料模具钢以及塑料成型用模具的制作方法及注意事项

　　一种塑料模具钢以及塑料成型用模具的制作方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及一种模具钢，特别是一种塑料模具钢以及塑料成型用模具。

　　【背景技术】

　　[0002]随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，包括汽车零部件，光学仪器零部件，家用电器外壳，PVC日用塑料制品等等，塑料产品的用量也正在上升。这些塑料制品通过塑料成型用模具模制而成，从而使塑料成型用模具的使用量也越来越大。

　　[0003]目前塑料成型用模具大都本身由不具有防腐蚀性或者防腐蚀性能较差的模具钢制成，在长期使用后，经常由于模具的使用、存放环境以及加工材料等原因，造成模具锈蚀，冷却水道等部件锈合，为了保证模具的耐腐蚀性、热传导性等，需要对型腔表面涂上保护层以提高模具的耐腐蚀性，然后涂上保护层后需要反复抛光，重新钻削冷却水道等维护，而且使用的保护层大多数本身含有氯基，可能会破坏模具表面的钝化膜导致点蚀，在抛光后需要对模具进行彻底的清洁和干燥，从而导致模具的维护成本较高，从而大大提高了塑料制品的生产成本。

　　【发明内容】

　　[0004]为了解决上述现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种具有优良的耐腐蚀性能的塑料模具钢。

　　[0005]为了实现上述目的，本发明所设计的一种塑料模具钢，具有以下的化学成分及质量百分比:

　　[0006]C 0.38%, Si 0.9%, Mn 0.5%, Cr 13.6%, V 0.3%, S^0.003%, P 彡 0.02%,

　　Fe余量。

　　[0007]其中，C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。本发明控制C含量在0.38%。

　　[0008]钢中含有少量的Si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。本发明控制Si含量在0.9%。

　　[0009]钢中Mn含量过高，有导致晶粒粗化的现象，同时增加钢的回火脆性。本发明控制Mn含量在0.5%o

　　[0010]Cr是具有钝化倾向的元素，Cr的重要作用是显著提高钢的耐腐蚀性能，钢中Cr含量达到12%时才具有显著的耐腐蚀性能。Cr也是强烈推迟珠光体转变的合金元素，有利于淬透性的提高；Cr是缩小γ相区的元素，Cr含量过高将得到铁素体组织，导致强度降低，耐腐蚀性能变差，因此Cr含量不宜过高。本发明控制Cr含量在13.6%。

　　[0011]V可以增强钢的抗磨损能力和延展性。本发明控制V含量在0.3%。

　　[0012]P元素在钢中易在晶界处偏聚，导致钢的脆性增加，故钢中的P含量应尽可能低，本发明控制PS 0.02%。

　　[0013]S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，故钢中的S含量应尽可能低，本发明控制S < 0.003%。

　　[0014]该塑料模具钢的制备步骤如下:

　　[0015](I)、按照上述塑料模具钢的化学成分及质量百分比进行配料，然后在真空感应炉熔炼浇注成电极棒；

　　[0016](2)、将上述熔炼浇注所制电极棒作为电渣重熔过程中的自耗电极，控制凝固最终形成尚品质的均勾钢徒；

　　[0017](3)、重熔后的钢锭被乳制或锻压成块料或棒料；

　　[0018](4)、对块料或棒料进行热处理得到模具钢；其中热处理过程中包括依次进行的软化退火、去应力退火、淬火以及二次回火。

　　[0019]其中软化退火的工艺流程为:在保护状态下，加热至890°C均温后，于炉中每小时20°C的速度冷却至850°C，再以每小时10°C的速度冷却至700°C，再置于空气中冷却。

　　[0020]其中去应力退火的工艺流程为:在炉中加热到650°C均温2小时后，缓慢冷却至500 0C，然后再置于空气中冷却。

　　[0021 ] 其中淬火的预热温度为600-850 V，加热温度为1020-1050 °C，优选温度为1020-1030°C，采用油冷却或者空气冷却或者盐浴冷却，淬火时间为30分钟。

　　[0022]经淬火后，块料或棒料冷却至50_70°C时，马上进行回火。第一次回火温度为2500C，然后空气冷却至室温，再进行第二次回火，第二次回火温度为250°C，然后空气冷却至室温，每次回火的时间为2小时。

　　[0023]本发明得到的塑料模具钢的硬度为50HRC，抗拉强度为1780MPa，在低温回火后具有良好的耐腐蚀性，优异的抛光性，优良的耐磨性，良好的机加工性能，热尺寸稳定性。

　　[0024]本发明的另一目的在于提供一种塑料成型用模具，该塑料成型用模具通过采用上述塑料模具钢作为原料制成。

　　[0025]本发明得到的一种塑料模具钢以及塑料成型用模具，其技术效果是:该塑料模具钢具有良好的耐腐蚀性，采用该塑料模具钢制成的塑料成型用模具，经过长期使用后，型腔表面仍然维持原始状态，冷却水水道等部件很少受到腐蚀的影响，热传导性、冷却效率保持稳定，无需使用保护层，降低了模具的生产成本与维护成本，从而降低了塑料制品的生产成本。

　　【具体实施方式】

　　[0026]下面结合实施例对本发明进一步说明。

　　[0027]本发明提供的一种塑料模具钢，具有以下的化学成分及质量百分比:

　　[0028]C 0.38%, Si 0.9%, Mn 0.5%, Cr 13.6%, V 0.3%, S 彡 0.003%, P 彡 0.02%,

　　Fe余量。

　　[0029]该塑料模具钢的制备步骤如下:

　　[0030](I)、按照上述塑料模具钢的化学成分及质量百分比进行配料，然后在真空感应炉熔炼浇注成电极棒；

　　[0031](2)、将上述熔炼浇注所制电极棒作为电渣重熔过程中的自耗电极，控制凝固最终形成尚品质的均勾钢徒；

　　[0032](3)、重熔后的钢锭被乳制或锻压成块料或棒料；

　　[0033](4)、对块料或棒料进行热处理得到模具钢；其中热处理过程中包括依次进行的软化退火、去应力退火、淬火以及二次回火。

　　[0034]其中软化退火的工艺流程为:在保护状态下，加热至890°C均温后，于炉中每小时20°C的速度冷却至850°C，再以每小时10°C的速度冷却至700°C，再置于空气中冷却。

　　[0035]其中去应力退火的工艺流程为:在炉中加热到650°C均温2小时后，缓慢冷却至500 0C，然后再置于空气中冷却。

　　[0036]其中淬火的预热温度为600-850 V，加热温度为1020-1050 °C，优选温度为1020-1030°C，采用油冷却或者空气冷却或者盐浴冷却，淬火时间为30分钟。

　　[0037]经淬火后，块料或棒料冷却至50_70°C时，马上进行回火。第一次回火温度为2500C，然后空气冷却至室温，再进行第二次回火，第二次回火温度为250°C，然后空气冷却至室温，每次回火的时间为2小时。

　　[0038]本实施例得到的塑料模具钢的硬度为50HRC，抗拉强度为1780MPa，在低温回火后具有良好的耐腐蚀性，优异的抛光性，优良的耐磨性，良好的机加工性能，热尺寸稳定性。

　　[0039]本发明还提供一种塑料成型用模具，该塑料成型用模具通过采用上述塑料模具钢作为原料制成。

　　[0040]该塑料成型模具经过长期使用后，型腔表面仍然维持原始状态，在潮湿环境下存放或使用，不需要涂上保护层，也不需要反复抛光，而且模具中的冷却水水道较少受腐蚀的影响，热传导性、冷却效率在模具整个使用周期中均保持稳定，确保模具始终如一的循环时间，大大降低了模具的生产成本与维护成本，并提高了模具的使用寿命，从而降低了塑料制品的生产成本。

　　【主权项】

　　1.一种塑料模具钢，其特征在于该钢具有以下的化学成分及质量百分比:C 0.38%, Si 0.9%, Mn 0.5%, Cr 13.6%, V 0.3%，S 彡 0.003%，P 彡 0.02%，Fe 余量。2.—种塑料成型用模具，其是通过使用权利要求1所述的塑料模具钢作为原料制成的。

　　【专利摘要】本发明公开了一种塑料模具钢以及塑料成型用模具，该塑料模具钢具有以下的化学成分及质量百分比：C0.38％，Si0.9％，Mn0.5％，Cr13.6％，V0.3％，S≤0.003％，P≤0.02％，Fe余量。该塑料模具钢具有良好的耐腐蚀性，采用该塑料模具钢制成的塑料成型用模具，经过长期使用后，型腔表面仍然维持原始状态，冷却水水道等部件很少受到腐蚀的影响，热传导性、冷却效率保持稳定，无需使用保护层，降低了模具的生产成本与维护成本，从而降低了塑料制品的生产成本。

　　【IPC分类】C21D1/18, C21D6/00, B29C33/38, C22C38/24, C21D1/30

　　【公开号】CN105177429

　　【申请号】

　　【发明人】吕贵平, 邹修群, 王志君, 刘长东, 赵会民, 霍文强

　　【申请人】宁波德科精密模塑有限公司, 浙江浙能催化剂技术有限公司

　　【公开日】2015年12月23日

　　【申请日】2015年10月20日