大厚度镜面塑料模具钢XC1.2738的研发

2021-08-06杨宏伟何广霞

模具制造 2021年6期

吴扬，杨宏伟，何广霞

（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴214400）

1 引言

随着塑料工业发展的突飞猛进，塑料模具的需求量急剧增加，其用量及产值已跃居模具用钢的首位，同时对塑料模具钢的质量也提出更高要求，往往要求大截面、高镜面抛光度和硬度均匀性。模具材料的选择既要考虑模具的具体使用要求，又要考虑到成本。预硬型塑料模具钢因其交货态可满足模具加工要求，客户无需再进行热处理，避免了模具成型后再次热处理造成的尺寸不合格、脱碳和开裂等缺陷，大幅节约了模具成本。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]。

国外已开发有较成熟的高镜面预硬化塑料模具钢，例如德国的DIN1.2738、瑞典的ASSAB 718等，国内类似钢种是GB/T 35840.4-2020中的4Cr2MnNiMo，该类钢种直接加工成模具，经预硬化处理后硬度均匀，具有极佳的抛光性能，不需要再进行淬、回火处理，有效避免模具淬火变形，保证尺寸精度，适合制造大型镜面塑料模具[2]。近年来，国内许多钢厂进行了重点攻关，取得了一定成效，但120mm以上厚度的钢板通常采用钢锭-锻造-调质流程生产，效率低，能耗大，质量不稳定。江阴兴澄特种钢铁有限公司（以下简称兴澄特钢）利用450mm连铸板坯，开发了连铸-轧制-预硬化工艺流程生产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，以及钢板的实物性能。

2 技术要求

2.1 化学成分

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

表1 XC1.2738钢板化学成分（质量分数）/%

2.2 硬度、非金属夹杂物及晶粒度要求

钢板交货硬度范围根据客户需求分为30~36HRC（L类）和33～38HRC（H类），同截面硬度波动≤3HRC。

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

表2 非金属夹杂物合格级别

由于该类钢种用于镜面模具制造，对抛光的要求高，因此要求模具材料内部不允许有大颗粒夹杂物的存在[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进行超声检测，满足板材T1级要求，保证钢板内部无砂眼。

3 生产工艺

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钢水经脱磷、脱硫，可使杂质元素含量大大降低，其中实物可使P≤0.015%，S≤0.005%，H≤0.0002%。再加上连铸过程保护浇注，进一步降低了钢中非金属夹杂物。连铸通过控制过热度与浇注速度，优化轻压下工艺匹配度，减轻板坯中心偏析和中心疏松，确保板坯低倍中心偏析C1.0以下，中心疏松0.5级，无裂纹，为保证钢板探伤质量创造良好条件。