大厚度镜面塑料模具钢XC1.2738的研发

原标题：兴澄钢铁技术共享：大厚度镜塑料模具钢XC1.2738的研发

【摘要】介绍兴澄特钢采用连铸板坯-轧制工艺生产20~200mm厚镜塑料模具钢的技术要求、 生产工艺和实物质量。模具钢以预硬化态交付 (硬度30~38HRC） 探伤满足锻件 2mm要求 全厚度硬度波动≤2HRC。

关键词：镜面；塑料模具钢；预硬化；研发

随着塑料工业的快速发展，对 塑料模具的需求急剧增加， 的消耗和产值已跃居模具钢的**位。同时，对塑料模具钢的质量也提出了更高的要求。 通常需要大截面、 高镜面抛光和硬度均匀性。模具材料的选择不仅要考虑模具的具体使用要求，还要考虑成本。由于预硬塑料模具钢的交付状态可以满足模具加工的要求，客户不需要进行热处理。 避免了模具成型后再热处理造成的尺寸不合格、 脱碳、开裂等缺陷， 大大节省了模具成本。专家预测，大截面、 高均匀预硬化塑料模具钢具有广阔的发展前景[1]。

国外开发了成熟的高镜预硬化塑料模具钢，如德国DIN1.2738、 瑞典的瑞典 718等GB/T 35840.4-2020中的4Cr2MnNiMo，这种钢直接加工成模具， 预硬化后硬度均匀， 抛光性能优异， 不需要淬火， 回火处理， 有效避免模具淬火变形， 确保尺寸精度， 适合制造大型镜面塑料模具[2]。近年来， 国内许多钢厂都进行了重点研究， 取得了一定的成果， 但120mm钢锭通常用于上述厚度的钢板-锻造-调质工艺生产， 效率低， 能耗大， 质量不稳定。江阴兴澄特种钢铁有限公司 (以下简称兴澄特种钢铁) 使用450mm连铸板坯， 开发连铸板坯-轧制-生产预硬化工艺20~200mm厚度的XC1.2738预硬化塑料模具钢。本文介绍了兴澄特钢生产的XC1.2738预硬化塑料模具钢板的技术要求、 生产工艺、 及钢板的实物性能。

2.1 化学成分

XC1.2738是在常规1.2311在模具钢的基础上添加合金元素Ni， 弥补1.2311淬透性不足， 保证大厚度钢板芯部硬度， 具体化学成分如表1所示。

2.2 非金属夹杂物和晶粒的硬度要求

钢 板 交货 硬度 范围 根据客户 的要求 分为 30~36HRC （L类） 和33～38HRC （H ， 同截面硬度波动≤3HRC。

按钢中非金属夹杂物GB/T 10561-2005中A 检验结果应符合表2的规定。

由于这种钢用于镜面模具制造， 对抛光要求高， 要求模具材料中不允许有大颗粒夹杂物[3]。

按照GB/T6394检测钢板的奥氏体晶粒度， 不低于5级。

2.3 内部质量

钢板应按NB/T 47013.3超声检测 满足板材要求T1 确保钢板内无砂眼。

3.1 工艺流程

KR→BOF→LF精炼→RH精炼→连铸→轧制→探伤→预硬化热处理→检验→精整→入库。

3.2 炼钢

XC1.2738钢水通过脱磷、 脱硫， 可以大大降低杂质元素的含量P≤0.015%， S≤0.005%， H≤0.0002%。再加上连铸工艺的保护和浇注， 进一步减少了钢中非金属夹杂物。通过控制过热和浇注速度， 优化了轻压下的工艺匹配度， 减少了板坯的中心偏析和中心松动， 确保了板坯的低倍中心偏析C1.0 中心松动0.5 无裂纹， 为保证钢板探伤质量创造良好条件。

3.3 轧制

针对450mm厚板坯轧制前，需要保证坯芯的温度达到目标， 与普通钢板相比，需要延长高温时间1h 充分扩散合金元素。钢板在粗轧阶段采用强渗透变形工艺， 使轧制力充分传递到芯部， 提高钢板探伤质量。

3.4 热处理

为了细化钢板的晶粒度， 提高组织均匀性， 轧制后的钢板在正火处理。 正火钢板根据用户的个性化硬度需求和供应规格的多样化，通过优化回火工艺， 满足钢板预硬化交付的要求。

(1) 低倍。

图 1 是 450mm 板 坯 低 倍 ， 图2 200mm 厚XC1.2738钢板低倍。从图1可以看出，板坯内部质量好， 无明显偏析和松动， 无中间裂纹和角裂纹。YB/T 4003-2016 标准检测， 中心偏析 0.5 中心疏松0.5等级。从图2可以看出，钢板内部成分均匀，偏析和疏松控制水平较高。

图1 450mm厚XC1.2738板坯低倍

图2 200mm厚XC1.2738钢板低倍

(2) 钢板硬度。

硬度均匀性是模具钢的重要质量评价指标， 影响模具的加工和抛光。30mm整板表面硬度试验应在出厂前进行，以确保钢板硬度的均匀性。试验结果如图3所示。整个板的硬度差≤2HRC， 钢板表面硬度均匀。

图4是100mm、 200mm厚钢板全厚硬度分布。从图片 4 中可以看出，钢板厚度方向的硬度差异1.2HRC、 1.9HRC之内。

图3 钢板硬度差分布

图4 100mm和200mm厚钢板全厚硬度分布

(3) 非金属夹杂物， 晶粒度。

图5为钢板GB/T 10561-2005 A非金属夹杂物的检测结果从图 5 中可以看出XC1.2738钢板中A、 B、 C、 D类以及Ds夹杂物主要集中在0.5 钢板纯度高。

图5 杂物分布

预硬化XC1.2738钢板按GB/T6394奥氏体晶粒度的标准检测， 检测结果表明，预硬化钢板的奥氏体晶粒度大于5级， 主要为6.5~7.0 如图6所示。

图6 晶粒度分布图

(4) 钢板内部质量。

钢板逐张按照NB/T 47013.3 T1所有钢板均符合要求。为了进一步了解连铸坯轧材的内部质量， XC1.2738所有钢板都是锻件 2mm 合格率达到99%以上。

兴澄特钢采用连铸-轧制工艺生产20~200mm厚度的XC1.2738预硬化塑料模具钢板内部质量好，无明显偏析和松动， 超声波探伤NB/T 47013.3T1， 实物质量满足锻件 2mm要求。而且钢板纯度高， 无大颗粒夹杂物；整板表面硬度和全厚度硬度均匀， 奥氏体晶粒度等级高， 晶粒细小。

本文开发的 XC1.2738 与模铸锻造工艺相比， 大大提高了生产效率和成品率， 降低了吨钢能耗， 降低了制造成本， 实现了大厚度预硬化XC1.2738环保经济的生产塑料模具钢板。

作者:吴 扬、 杨宏伟、 何广霞(江阴兴澄特种钢铁有限公司) 文章来源:模具制造回搜狐多看

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