本发明涉及一种钢板及其生产方法，具体涉及一种低成本塑料模具钢及其生产方法。

背景技术：

随着全球经济一体化的深入，模具工业在国民经济中的作用越来越明显。机械、电子、汽车、轻工、建材、国防工业的发展都需要模具工业的发展与之相适应。模具产业已成为国家新技术产业化的重要组成部分；模具技术水平的高低与产品的质量、效率和新品种开发能力密切相关，是衡量一个国家工业水平高低的重要指标之一。模具钢是模具工业的重要技术和材料基础。其品种、规格、性能、质量对于模具的性能、使用寿命、制造周期以及工业产品的先进性、多样化、个性化、附加值具有重要意义。 。

现有技术中已有一些关于塑料模具钢的报道。公开号为CN103710625a的中国发明专利公开了一种高韧性塑料模具钢及其生产方法。本发明生产的钢板硬度为28～32HRC，但钢中添加了贵金属钼元素，合金成本较高。授权公告号为CN102899571b的中国发明专利公开了一种预硬塑料模具钢及其生产方法。本发明采用热轧+回火工艺生产硬度等级为30至40hrc的钢板，但该钢材是通过模具铸造生产的。 ，成品率低。授权公告号为CN103334062b的中国发明专利公开了一种沉淀硬化塑料模具钢及其加工工艺。该发明钢的生产采用电渣冶炼，生产成本极高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低成本的塑料模具钢及其生产方法。本发明的生产方法得到的钢板性价比高，且具有良好的力学性能，能够满足塑料模具行业的特殊需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种低成本的塑料模具钢。钢板的化学成分及重量百分比为：c：0.35～0.45%%、si：0.20～0.40%、mn：1.65～1.85%、p≤0.010%、s≤0.008%、als：0.025～0.040% 、cr：0.60～0.80%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述低成本塑料模具钢在钢板中的化学成分及重量百分比为：c：0.41～0.45％，si：0.2～0.29％，mn：1.65～1.75％，p≤0.009％，s≤ 0.008%，als：0.035～0.040%，cr：0.73～0.80%，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选的，低成本塑料模具钢，钢板的化学成分及重量百分比为：c：0.425～0.45％，si：0.2～0.26％，mn：1.65～1.72％，p≤0.009％，s ≤0.008%，als：0.037～0.040%，cr：0.75～0.80%，其余为Fe及不可避免的杂质。

进一步地，钢板的化学成分为c+mn+cr-cr/cc/cr＝0.50～0.56％。

优选地，钢板的化学成分为c+mn+cr-cr/cc/cr=0.55～0.56%。

本发明还提供了一种低成本塑料模具钢生产方法，包括脱硫预处理、RH真空处理、连铸、铸坯加热、热轧、冷却、正火处理、回火处理步骤，其特征在于：所述rh真空处理步骤中，所述rh循环处理时间为20～30分钟；在铸坯加热工序中，加热温度为1230～1260℃。

进一步地，所述热轧步骤中，粗轧阶段开轧温度≥1050℃；精轧阶段终轧温度≥900℃。

进一步地，正火处理步骤中，正火温度为840～860℃，正火保温时间t1＝n×(1.2～1.5)，其中t1：正火保温时间，单位min； n：板材厚度，单位mm。

进一步的，所述回火处理步骤中，回火温度为500～580℃，回火保温时间t2=n×(1.8～2.0)，其中t2：回火保温时间，单位分钟； n：板材厚度，单位mm。

本发明各元件的作用：

C是提高钢的硬度和淬透性的重要元素。随着碳含量的增加，钢的硬度增加。当c含量低于0.35%时，硬度性能不符合要求。若c含量高于0.45%，则钢板硬度超标。因此，本发明中的c选自0.35%至0.45%%。

Si是炼钢脱氧所必需的元素。它以固溶强化的形式提高钢的强度。当Si含量低于0.20%时，强度性能低。当Si含量高于0.40%时，钢的韧性下降。因此，本发明中，si选择在0.20～0.4％之间。

mn是重要的强韧化元素，能显着提高淬透性。当Mn含量低于1.15%时，强度和硬度难以满足要求。当Mn含量高于1.65%时，钢中的偏析更加明显。因此，本发明中，mn选择在1.15％～1.65％之间。

p和s是钢中不可避免的有害杂质元素。 p过高会引起偏析，影响钢组织的均匀性，降低钢的塑性； p易形成硫化物夹杂物，对低温韧性不利，并会造成性能的各向异性，同时严重影响钢的应变时效。因此，应严格限制钢中p、s含量。本发明中，p控制在≤0.01%，s控制在≤0.008%%。

AL 通常用作钢中的脱氧剂。然而，当als含量低于0.025%时，脱氧不充分。当als含量高于0.040%时，氧化铝夹杂物增多，降低钢的洁净度。 ALS还可以起到细化晶粒的作用。因此，本发明中，将als选择为0.025～0.04％。

Cr能增加钢的强度，提高钢的淬透性。当Cr含量低于0.60%时，钢板的强度和硬度性能不能满足要求。当Cr含量高于0.80%时，钢板的强度和硬度超过标准。因此，本发明中，cr选自0.60～0.8％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

首先，本发明的低成本塑料模具钢减少了Cr的添加量，并且不使用贵金属Mo，降低了生产成本。另外，钢板生产采用正火+回火工艺，使HRC仍能保持在28~33，硬度均匀稳定，可广泛应用于塑料模具生产。

其次，本发明rh真空处理中rh循环时间不少于20分钟，有利于保证本发明钢具有较好的冶金质量。

第三，本发明的坯料热处理中，将坯料加热至1230-1260℃，有利于Cr等合金更好的固溶。

四、本发明正火工艺中，钢板正火温度为840-860℃，保温时间为板厚×（1.2-1.5）min/mm。这样可以保证钢板能够预硬化并且具有良好的均匀性。 。

五、本发明的回火工艺中，钢板的回火温度为500-580℃，保温时间为板厚×(1.8-2.0)min/mm，可以降低预应力钢板的硬度。 -硬化钢板并保证钢板的芯部和表面硬度值相差不大。

具体实施

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种低成本塑料模具钢的生产方法，包括以下步骤：

1）脱硫预处理：采用铁水脱硫技术，转炉顶底吹，控制[s]≤0.001%，渣层厚度≤50mm，避免炉渣带入转炉，在氧化气氛下返硫。

2) rh真空处理：循环处理时间25分钟；

3）连铸：采用长水口保护铸件和AR密封；

4)铸坯加热：加热温度1235℃，升温速率8~11min/cm，高压除磷；

5）热轧：粗轧阶段控制开轧温度≥1050℃；精轧阶段终轧温度控制≥900℃；

6）冷却：自然冷却至室温；

7)正火处理：正火温度为855℃，正火保温时间t1=n×(1.2~1.5)，其中t1：正火保温时间，单位min； n：板厚，单位mm；

8）回火处理：回火温度为562℃，回火保温时间t2=n×（1.8～2.0），其中t2：回火保温时间，单位min； n：板厚，单位mm。

通过上述生产方法，可以生产出化学成分满足：c：0.35％、si：0.4％、mn：1.85％、p：0.008％、s：0.007％、als：0.025％、cr：0.6％的合格钢坯。得到，满足c+mn+cr-cr/cc/cr=0.5%。

实施例2至8和比较例1至2：

其实现过程与实施例1相同，主要区别如下。表1示出了本发明各实施例和比较例的化学组成。表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数。表3为本发明的主要工艺参数。各实施例和对比例的硬度性能比较。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分(wt%)

表2 本发明各实施例及对比例主要工艺参数

表3 本发明各实施例与对比例硬度性能对比

从表3的hrc硬度测试结果可以看出，与对比钢相比，发现本发明实施例1～8的钢的硬度值和硬度均匀性均优于对比钢。具体地，对比例1和对比例2的HRC范围为23.4～27.9，同一钢板的头、中、尾部硬度最大差值分别为4.5HRC和3.2HRC分别，而本发明的钢在0.6hrc以内。本发明钢材采用正火+回火工艺，同一钢板上硬度性能稳定、均匀，HRC在28～33之间，可广泛用于塑料模具生产。

上述实施例只是为了说明本发明的技术方案和特征。他们的目的是让熟悉该技术的人更好地实施它们。它们不能用来限制本发明的保护范围。任何基于本发明的精神所做的等同变化或修改均落入本发明的范围内。