Development of Non-Quenched Prehardened Steel for Large Section Plastic Mould

In order to meet the demand of prehardened steel for large section plastic mould and save energy, a nonquenched prehardened （NQP） steel is developed. The temperature field of a large block is researched by finite element method simulation and 9 test steels are designed in the laboratory. Their microstructures and hardness are investigated when they are air cooled and control cooled at cooling rate similar to the simulation. The result shows that the hardness uniformity through section is closely correlated to bainitic hardenability for the NQP steel, and the hardness of one test steel （0.27C-1.95Mn-1.04Cr-0.45Mo-0.1V） fluctuates between HRC 40 and 43 under both cooling conditions. The test steel has better machinability compared with C45 steel, and the NQP steel is produced successfully in the factory based on the laboratory results. Its microstructure is bainite, and it is distributed uniformly through the size of 460 mm×800 mm×3 200 mm.

大截面预硬型塑料模具钢的组织与性能

对大截面预硬型塑料模具钢ASSAB718和国产GC718钢进行了对比性研究。结果表明 ,GC718钢的等向性较好 ,厚向的冲击功可达到纵向的 70 %～ 80 % ,但以氧化物为主的夹杂物含量高。ASSAB718钢表面的等向性高 ,但心部等向性低 ,心部厚向冲击功仅为纵向的 32 % ,以硫化物为主的夹杂物含量为 0 0 9%。

晶粒尺寸对贝氏体钢SDP1的连续冷却转变规律的影响

采用热膨胀仪测量了150μm和20μm大小两种晶粒尺寸的SDP1贝氏体钢的过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,结合组织观察、硬度测试、热力学计算及动力学分析研究了晶粒尺寸对相变过程组织和硬度的影响。结果表明,小晶粒材料在低冷速相变过程中出现了片状珠光体,最低硬度为305HV,贝氏体转变对应冷速区间较小;大晶粒材料在各冷却条件下无珠光体产生,且贝氏体转变区较大,最低硬度为423HV。150μm和20μm晶粒材料的贝氏体相变激活能分别为124kJ·mol^(-1)和134kJ·mol^(-1)。

贝氏体预硬型塑料模具钢大模块硬度与组织分析

对860 mm厚非调质预硬型塑料模具钢(NQP钢)大模块进行解剖,测定了模块截面硬度、碳含量,并对不同部位的组织进行了金相观察,测定了该钢的CCT曲线。结果表明:整个模块截面碳偏析程度在0.04%～0.06%,碳含量分布规律与硬度分布规律一致;CCT曲线表明其具备良好的淬透性,在0.015～0.1℃/s的冷速范围内可获得完全的贝氏体。分析其截面硬度波动在±1.5 HRC内的原因在于此钢具有较好的贝氏体淬透性,大模块整个截面上都获得了均匀的贝氏体组织,能满足大截面塑料制品行业的使用要求。

大截面非调质预硬型塑料模具钢的组织与性能

检测了截面尺寸为460mm×800mm×3200mm的非调质预硬型塑料模具钢（SWFT钢）截面上的硬度分布，观察了截面的金相组织，并与调质预硬型塑料模具钢3Cr2MnNiMo钢进行了车削加工比较。结果表明，SwFT钢在整个截面尺寸范围内均为贝氏体组织，截面硬度分布在37～40HRC，达到调质预硬型塑料模具钢3Cr2MnNiMo钢硬度均匀性要求，同时SWFT钢具有较好的切削加工性能，加工后的试样表面光洁度较好。

几种预硬塑料模具钢的组织与性能对比

针对CENA1、S136H、2316ESR、718H和738H五种典型的预硬塑料模具钢,分别进行了显微组织观察、硬度测试、磨损试验和耐蚀性试验并进行了对比。结果表明:预硬塑料模具钢的正常显微组织为回火索氏体;综合考虑耐磨性和耐蚀性,S136H和2316ESR钢比CENA1钢更具优势;S136H钢的耐磨性最优,2316ESR钢的耐蚀性最好。

预硬型塑料模具钢1.2312生产实践

对沙钢预硬型塑料模具钢1.2312的生产实践过程进行分析总结。结果表明,通过高S、高Mn成分设计并配合洁净钢生产技术,钢中MnS夹杂物短小、分布均匀,钢板切削性能改善;通过控制轧制单道次压下量及轧制温度,钢板表面开裂问题得到解决;通过正火、回火热处理,钢板组织均匀,性能稳定,硬度均在30-34 HRC,完全达到设计和使用要求。

热处理工艺对预硬型塑料模具钢组织的影响

研究了预硬型塑料模具钢连续缓慢冷却转变组织及多次淬火对连续缓慢冷却组织的影响。结果发现:随淬火次数的增加,奥氏体转变初始温度变化不大,但是终了温度逐渐降低。奥氏体化次数对随后的马氏体转变并没有多大影响,但对随后的贝氏体转变有较大影响。多次淬火条件下比未淬火时贝氏体转变温度范围缩小,转变初始温度降低,组织内粒状贝氏体减少,而较低的转变起始温度使得转变产生的组织更多的体现为板条状特征。多次淬火未能细化原奥氏体组织,但晶粒变得更加均匀。

大截面非调质预硬塑料模具钢FT600与SDP1相变特性的对比研究

以FT600及SDP1两种大截面非调质预硬化塑料模具钢为研究对象,采用热膨胀仪、扫描电镜和XRD等手段分析讨论了合金成分、冷却速度等对两种试验钢相变行为的影响。结果表明,在FT600成分基础上,通过降Si增Mn的合金优化设计,SDP1钢的贝氏体临界冷速可降低至0. 015℃/s,在试验冷速范围内残留奥氏体的体积分数均低于5%,因此空冷就可获得均匀的组织,其硬度均匀性也优于FT600钢。通过充分发挥Mn和Si等廉价合金元素的作用,SDP1钢更适合于制造更大截面尺寸的非调质预硬化塑料模具。

预硬型塑料模具钢切削加工性的研究

通过选取两种典型的预硬型塑料模具钢——P20钢与718钢,从切削力、刀具磨损、表面粗糙度等方面进行切削性能对比实验,来分析这类模具钢的加工特性。结果表明,这类材料属较难加工材料,这主要是由于钢中存在大量硬质点,且材料具有较高强度和硬度所致。

我国塑料成型模具用材料的进展

系统地描述了我国近年来塑料模具材料研制、应用和模具材料标准的发展,介绍了一些新材料的牌号、化学成分、热处理工艺、性能和用途,并对我国塑料模具材料今后的发展提出了一些建议。

大型塑料模具钢材的热处理

为了满足我国模具工业对预硬化塑料模具钢的需求 ,我厂成功开发了国产 SM3 Cr2 Mo、SM3 Cr2 Ni1 Mo钢大型钢板、扁钢和模块的热处理工艺、工装和设备 ,在实际生产中取得了良好的技术效果和经济效益。

预硬型塑料模具钢4140的研制开发

在研制开发预硬型塑料模具钢4140过程中,以P20钢成分为依据设计了Cr-Mo和Cr-Mo-V两种成分体系,并根据现场实际情况制定了TMCP+回火工艺方案。Cr-Mo成分体系钢板硬度分布极不均匀,心部硬度在热处理前低于HRC28,不符合技术要求;Cr-Mo-V成分体系钢板平均硬度为HRC28~32,同板硬度差≤HRC2,组织为回火贝氏体。

变形及冷速对预硬化塑料模具钢P20组织与性能的影响

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了预硬化塑料模具钢P20的在线淬火工艺,分析了不同变形量及冷却工艺条件下P20钢的显微组织及力学性能。结果表明:增大P20钢奥氏体未再结晶区变形量将会显著促进铁素体转变,抑制贝氏体转变,对马氏体相变影响不大;随着冷速的增大,P20钢的硬度先增加,后趋于不变,当冷速为1～3℃/s时,硬度值稳定在53.1～56.2 HRC,硬度差约为3 HRC。P20钢在线淬火时,其冷速需控制在大于1℃/s,以满足其回火后截面硬度均匀要求。

回火温度对3Cr2MnNiMoV钢组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM和硬度测试等手段,研究了不同回火温度对3Cr2MnNiMoV预硬型塑料模具钢组织和力学性能的影响。结果表明:在380~640℃回火,随回火温度升高,试验钢的回火硬度、抗拉强度和屈服强度,总体呈相同的下降趋势,而冲击功和断面收缩率显著增加;经560℃回火后,试验钢具有最佳的综合力学性能:硬度44 HRC,冲击功65J,抗拉强度1450 MPa,屈服强度1300 MPa,断面收缩率61%;在380℃回火时,钢的基体组织析出了不规则短杆状渗碳体导致室温冲击韧性较低。随温度升高,渗碳体形貌由短杆状变为细小颗粒状且分布均匀使室温冲击韧性不断提高。

塑料模具钢大型预硬化模块的研究

系统研究了LF+VD精炼工艺、钢锭模设计、氩气保护浇注工艺、大型钢锭高温扩散工艺、锻造工艺、淬火工艺及高温回火工艺等因素对718钢大型预硬化模块材料纯净度和硬度均匀性的影响规律。结果显示:LF和VD精炼过程中炉渣碱度分别保持在3.5～4.0和3.0～3.5,精炼后钢中w[S]控制到0.003%,T[O]为12×10-6;28t钢锭模尾锥形状和入口倒角优化设计后,尾部夹杂废品率由6.81%降低到1.55%;通过试验确定氩气流量按4～8m3/h控制;大型钢锭高温扩散后,模块低倍组织的偏析和硬度偏差分别由≤3.0级和≤5.0HRC提高到≤2.0级和≤3.5HRC;采用FM法代替平砧拔长,模块低倍组织疏松和超声波探伤检验分别由≤3.0级和C/d提高到≤2.0级和D/d;采用水-空控时淬火和电加热回火炉回火对规格为650mm×1 080mm的模块进行预硬化处理,模块横断面硬度偏差≤3.5HRC。