《模具新材料》word版

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1、新型非调质塑料模具钢P120M一、前言传统塑料模具钢采用预硬型P20、718钢，冶金厂通过控轧、控冷及预硬化热处理，使硬度达到模具最终使用状态要求，模具厂不再进行热处理，直接加工成模具后使用。近年来，随着非调质钢的成熟及发展，在机械、汽车等行业得到了广泛应用，目前，模具行业也在积极推广使用，这种非调质型塑料模具钢具有成本低、性能优等特点，是预硬型塑料模具钢的替代钢种，具有广阔的市场前景。二、化学成分及特点P120M钢的化学成分见下表1，可见，该钢采用V进行微合金化，含量0.15~0.20%，同时，提高Mn含量，并含有一定量的Si和Cr。表

2、1：化学成分%钢种CMnSiCrVPSP120M0.45~0.511.20~1.500.30~0.600.20~0.400.15~0.20≤0.030≤0.030三、生产工艺1．工艺路线超高功率电炉初炼(UHP)-钢包精炼(LF)-真空脱气处理(VD)，模铸3t锭→八五O初轧机开坯→WF5-40精轧机成材。2．工艺控制该钢生产工艺控制通过优化成分设计，采取控轧、控冷工艺，使钢材组织和性能特别是硬度达到模具最终使用状态要求。①优化成分设计，合理确定微合金化元素V含量，同时适当调整Mn、Si、Cr含量，保证通过控轧、控冷能够获得理想的显微组织

3、和硬度。②冶炼采用钢包精炼及真空脱气处理，减少钢中非金属夹杂物含量，降低钢中气体含量，提高钢的纯洁度。③轧制采用控轧、控冷工艺，控制终轧温度和轧后冷却方式，以获得理想的显微组织和硬度。四、质量水平1．低倍组织该钢生产采用3t锭，总加工比大，钢材低倍组织致密，中心疏松及锭型偏析均≤1.0极。2．非金属夹杂物采用精炼及真空脱气处理，该钢非金属夹杂物少，纯洁度高，见下表2。表2：非金属夹杂物水平/级别A细A粗B细B粗C细C粗D细D粗1.0~1.50~1.01.0~1.50000.5~1.50~0.53．脱碳因该钢属非调质型塑料模具钢，直接加工成

4、模具后使用，故要求脱碳严格。通过工艺控制，该钢脱碳属较好水平，脱碳层深度0.20~0.50mm。见照片1、2。4．显微组织该钢生产采取控温轧制、控制冷却工艺，以获得理想的显微组织，从而保证硬度，满足模具使用状态的硬度要求。结果该钢的显微组织控制较好，为细片状珠光体+极断续网状铁素体。见照片3、4。5．硬度为保证塑料模具具有高的耐磨性和使用寿命，一般硬度要求HB285~330。该非调质型塑料模具钢通过微合金化及采取控轧、控冷工艺，硬度控制较好，HB300~320中上限范围。五、讨论分析所谓非调质钢是在中碳钢中添加微量合金元素(V、Ti、Nb

5、、N等)，通过控温轧制（锻制）、控温冷却，在铁素体和珠光体中弥散析出碳（氮）化物为强化相，使之在轧制（锻制）之后不经调质处理，即可获得调质处理后的性能。研制的P120M钢，从化学成分上看，采用V进行微合金化，提高Mn含量，并含有一定量的Si和Cr，属铁素体-珠光体型非调质钢。该钢V含量0.15~0.20%，在钢中形成细小的V（CN）化合物弥散分布在铁素体基体上，起沉淀强化作用，从而提高钢的强度和硬度。提高Mn含量为1.20~1.50%，可增加钢中珠光体量，提高钢的强度和硬度。加入0.20~0.40%的Cr，溶入铁素体中产生固溶强化，进一步

6、提高钢的强度和硬度。含0.30~0.60%的Si，可增加钢中铁素体的体积分数，使晶粒变细，在保证强度和硬度的前提下，有利于改善钢的韧性。对于非调质钢，只有通过合金化与控轧、控冷相结合，才能充分发挥合金元素的作用，获得理想的显微组织，从而达到最侍的性能效果。研制的P120M钢，通过V微合金化及适当的Mn、Si、Cr含量，并采用控轧、控冷工艺，结果获得了理想的显微组织，为细片状珠体+极断续网状铁素体，且珠光体量较多，因而保证了该钢具有很高的硬度，达HB300~320，完全可满足模具使用状态的硬度要求。六、结论研制的非调质型塑料模具钢P120M

7、，通过V微合金化及调整Mn、Si、Cr含量，冶炼采用钢包精炼和真空脱气处理，加工采取控轧、控冷工艺，该钢纯洁度高，低倍组织致密，显微组织为细片状珠光体+极断续网状铁素体，特别是硬度HB300~320，完全可满足塑料模具使用状态的要求，是一种新型的、具有广阔市场前景的塑料模具钢。D2系列钢共晶碳化物不均匀度水平的研究D2钢具有高硬度和高耐磨性及良好的抗回火稳定性，是一种广泛应用于冲裁和冷成形模具的高碳高铬型冷作模具钢，其主要性能指标共晶碳化物的分布形态，对钢材综合性能起着至关重要的作用。但世界各国标准中对共晶碳化物不均匀度指标的要求却相差很

8、大，如美国标准中对D2(德国标准1.2379，日本标准SKD11)共晶碳化物不均匀度水平不作要求。东北特钢集团抚顺生产基地D2类冷作模具钢产量居国内前列，但对产品实物共晶碳化物不均匀度水平没有