原標(biāo)題：興澄鋼鐵技術(shù)分享：大厚度鏡面塑料模具鋼XC1.2738的研發(fā)
【摘要】介紹了興澄特鋼采用連鑄板坯-軋制流程生產(chǎn)20~200mm厚鏡面塑料模具鋼的技術(shù)要求、 生產(chǎn)工藝和實(shí)物質(zhì)量。該模具鋼以預(yù)硬化態(tài)交貨 （硬度30~38HRC） ， 探傷滿足鍛件 ? 2mm要求， 全厚度硬度波動(dòng)≤2HRC。
關(guān)鍵詞：鏡面；塑料模具鋼；預(yù)硬化；研發(fā)
1 引言隨著塑料工業(yè)發(fā)展的突飛猛進(jìn)， 塑料模具的需求量急劇增加， 其用量及產(chǎn)值已躍居模具用鋼的首位，同時(shí)對塑料模具鋼的質(zhì)量也提出更高要求， 往往要求大截面、 高鏡面拋光度和硬度均勻性。模具材料的選擇既要考慮模具的具體使用要求， 又要考慮到成本。預(yù)硬型塑料模具鋼因其交貨態(tài)可滿足模具加工要求，客戶無需再進(jìn)行熱處理， 避免了模具成型后再次熱處理造成的尺寸不合格、 脫碳和開裂等缺陷， 大幅節(jié)約了模具成本。專家預(yù)測大截面、 高均勻預(yù)硬化塑料模具鋼具有廣闊的發(fā)展前景 [1] 。
國外已開發(fā)有較成熟的高鏡面預(yù)硬化塑料模具鋼， 例如德國的DIN1.2738、 瑞典的ASSAB 718等， 國內(nèi)類似鋼種是GB/T 35840.4-2020中的4Cr2MnNiMo，該類鋼種直接加工成模具， 經(jīng)預(yù)硬化處理后硬度均勻， 具有極佳的拋光性能， 不需要再進(jìn)行淬、 回火處理， 有效避免模具淬火變形， 保證尺寸精度， 適合制造大型鏡面塑料模具 [2] 。近年來， 國內(nèi)許多鋼廠進(jìn)行了重點(diǎn)攻關(guān)， 取得了一定成效， 但120mm以上厚度的鋼板通常采用鋼錠-鍛造-調(diào)質(zhì)流程生產(chǎn)， 效率低， 能耗大， 質(zhì)量不穩(wěn)定。江陰興澄特種鋼鐵有限公司 （以下簡稱興澄特鋼） 利用450mm連鑄板坯， 開發(fā)了連鑄-軋制-預(yù)硬化工藝流程生產(chǎn)20~200mm厚度的XC1.2738預(yù)硬化塑料模具鋼。本文介紹了興澄特鋼生產(chǎn)的XC1.2738預(yù)硬化塑料模具鋼板的技術(shù)要求、 生產(chǎn)工藝， 以及鋼板的實(shí)物性能。
2 技術(shù)要求2.1 化學(xué)成分
XC1.2738是在常規(guī)1.2311模具鋼的基礎(chǔ)上添加了合金元素Ni， 彌補(bǔ)1.2311淬透性的不足， 保證大厚度鋼板的芯部硬度， 具體化學(xué)成分如表1所示。
2.2 硬度、 非金屬夾雜物及晶粒度要求
鋼 板 交 貨 硬 度 范 圍 根 據(jù) 客 戶 需 求 分 為30~36HRC （L類） 和33～38HRC （H類） ， 同截面硬度波動(dòng)≤3HRC。
鋼中非金屬夾雜物按GB/T 10561-2005中A法進(jìn)行檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表2的規(guī)定。
由于該類鋼種用于鏡面模具制造， 對拋光的要求高， 因此要求模具材料內(nèi)部不允許有大顆粒夾雜物的存在 [3] 。
按照GB/T6394檢測鋼板的奧氏體晶粒度， 不低于5級(jí)。
2.3 內(nèi)部質(zhì)量
鋼板應(yīng)按NB/T 47013.3進(jìn)行超聲檢測， 滿足板材T1級(jí)要求， 保證鋼板內(nèi)部無砂眼。
3 生產(chǎn)工藝3.1 工藝流程
KR→BOF→LF精煉→RH精煉→連鑄→軋制→探傷→預(yù)硬化熱處理→檢驗(yàn)→精整→入庫。
3.2 煉鋼
XC1.2738鋼水經(jīng)脫磷、 脫硫， 可使雜質(zhì)元素含量大大降低， 其中實(shí)物可使P≤0.015%， S≤0.005%， H≤0.0002%。再加上連鑄過程保護(hù)澆注， 進(jìn)一步降低了鋼中非金屬夾雜物。連鑄通過控制過熱度與澆注速度， 優(yōu)化輕壓下工藝匹配度， 減輕板坯中心偏析和中心疏松， 確保板坯低倍中心偏析C1.0以下， 中心疏松0.5級(jí)， 無裂紋， 為保證鋼板探傷質(zhì)量創(chuàng)造良好條件。
3.3 軋制
針對450mm厚板坯軋制前需保證坯料芯部溫度達(dá)到目標(biāo)， 相對于普通鋼板高溫段時(shí)間需延長1h以上， 使合金元素充分?jǐn)U散。鋼板在粗軋階段采用強(qiáng)滲透變形工藝， 使軋制力充分傳導(dǎo)到芯部， 提升鋼板探傷質(zhì)量。
3.4 熱處理
為細(xì)化鋼板晶粒度， 提高組織均勻性， 軋后鋼板需進(jìn)行在正火處理。針對用戶的個(gè)性化硬度需求及供貨規(guī)格多樣化的情況， 正火鋼板通過優(yōu)化回火工藝， 滿足鋼板預(yù)硬化交貨要求。
4 鋼板實(shí)物質(zhì)量（1） 低倍。
圖 1 是 450mm 板 坯 低 倍 ， 圖 2 是 200mm 厚XC1.2738鋼板低倍。從圖1中可以看出板坯內(nèi)部質(zhì)量良好， 無明顯偏析和疏松， 無中間裂紋和角部裂紋。按照 YB/T 4003-2016 標(biāo)準(zhǔn)檢測， 中心偏析 0.5級(jí)， 中心疏松0.5級(jí)。從圖2可見鋼板內(nèi)部成分均勻，偏析和疏松控制水平較高。
圖1 450mm厚XC1.2738板坯低倍
圖2 200mm厚XC1.2738鋼板低倍
（2） 鋼板硬度。
硬度均勻性是模具鋼重要的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)， 影響模具加工性和拋光性。對30mm厚度以上鋼板出廠前進(jìn)行整板表面硬度檢測， 確保鋼板硬度均勻性。檢測結(jié)果如圖3所示。整板硬度差≤2HRC， 鋼板表面硬度均勻。
圖4是100mm、 200mm厚鋼板全厚度硬度分布。從圖 4 中可以看出鋼板厚度方向硬度差分別在1.2HRC、 1.9HRC之內(nèi)。
圖3 鋼板整板硬度差分布
圖4 100mm和200mm厚鋼板全厚度硬度分布
（3） 非金屬夾雜物、 晶粒度。
圖5是鋼板按照GB/T 10561-2005 A法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行非金屬夾雜物檢測結(jié)果， 從圖 5 中可以看出XC1.2738鋼板中A、 B、 C、 D類以及Ds夾雜物主要集中在0.5級(jí)及以下， 鋼板純凈度高。
圖5 夾雜物分布
預(yù)硬化XC1.2738鋼板按GB/T6394標(biāo)準(zhǔn)檢測奧氏體晶粒度， 檢測結(jié)果顯示預(yù)硬化后鋼板的奧氏體晶粒度全部大于5級(jí)， 主要為6.5~7.0級(jí)， 如圖6所示。
圖6 晶粒度分布圖
（4） 鋼板內(nèi)部質(zhì)量。
鋼板逐張按照NB/T 47013.3 T1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探傷，所有鋼板達(dá)到要求。為進(jìn)一步摸清連鑄坯軋材的內(nèi)部質(zhì)量， XC1.2738鋼板全部按照鍛件 ? 2mm要求加嚴(yán)探傷， 合格率達(dá)到99%以上。
5 結(jié)論興澄特鋼采用連鑄-軋制工藝生產(chǎn)20~200mm厚度的XC1.2738預(yù)硬化塑料模具鋼板內(nèi)部質(zhì)量良好，無明顯偏析和疏松， 超聲波探傷達(dá)到NB/T 47013.3T1， 實(shí)物質(zhì)量滿足鍛件 ? 2mm要求。而且鋼板純凈度高， 無大顆粒夾雜物；整板表面硬度和全厚度硬度均勻， 奧氏體晶粒度等級(jí)高， 晶粒細(xì)小。
本文開發(fā)的 XC1.2738 鋼板與模鑄鍛造工藝相比， 大幅提升生產(chǎn)效率和成材率， 降低噸鋼能耗， 降低制造成本， 實(shí)現(xiàn)了大厚度預(yù)硬化XC1.2738塑料模具鋼板的環(huán)保經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)。
作者：吳 揚(yáng)， 楊宏偉， 何廣霞（江陰興澄特種鋼鐵有限公司） 文章來源：《模具制造》返回搜狐，查看更多
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