塑料模具钢LGP20预硬处理工艺研究与应用(修改稿).doc

塑料模具钢LGP20预硬处理工艺研究与应用 沈 敏 覃永国 罗永恒 （柳州钢铁中板厂，广西 柳州 545002） 摘要：针对模具钢的市场需求，采用正火+回火工艺，研制开发了预硬型塑料模具钢LGP20，并对开发结果进行了全面的分析，钢板硬度均匀，其组织为回火贝氏体+回火索氏体+回火屈氏体，满足模具的加工和表面质量要求。 关键词：塑料模具钢 预硬化 硬度 Study and Application on Pre-hardening Process of Plastic Die Steel LGP20 Shen Min Qin Yongguo Luo Yongheng (Liuzhou Iron and Steel of Plate Plant, liuzhou 545002, guangxi, China) Abstract: According to the market demand on Plastic Die Steel, Pre-hardened Plastic Die Steel is developed by adopting the process of normalizing and tempering Process. The test result is analyzed, the pre-hardening is uniform with structure of tempered bainite + minor tempered sorbite+ minor tempered troostite to meet the requirement of workability and surface quality for various dies． Key words：Plastic Die Steel；Pre-hardening；Hardness 1前言 ASTM P20钢是国际上广泛应用的塑料模具钢，其综合力学性能好，淬透性高，可以使较大截面钢材获得较均匀的硬度，并具有良好的镜面加工性能，模具表面粗糙度好。用该钢制造模具前，一般先进行预硬化处理，根据用户使用和加工性能需要，对预硬化硬度的要求有所差别，要求硬度均匀，波动≤HRC5.0，这样，既保证了模具的使用性能，又避免了制造成模具后再进行热处理引起的模具变形。本文介绍了柳钢预硬化LGP20钢的开发和生产工艺情况。 2试验用钢和试验方法 2.1 热处理设备 使用辊底式热处理炉进行正火、回火作业。该炉采用先进的脉冲燃烧技术，配有各种控制检测装置，实现全自动控制，炉温均匀，波动＜5℃。钢板进炉前进行表面抛丸处理， 去除氧化铁皮，采用无氧化辐射管加热、炉内通N2保护。入炉侧和出炉侧设有密封室，炉口设有保护气体气封装置，确保钢板的加热质量、表面质量良好。 整条热处理生产线的核心工艺就是控制热处理炉处理钢板的加热温度、在炉时间以及热处理后钢板的冷却速度。 2.2 试验用钢的化学成分 试验用钢采用LF+RH精炼，在中板厂轧制，钢板厚度40mm，其化学成分如表1。 表1 试验用钢的化学成分 % Table 1 Chemical composition of tested steel % C Si Mn P S Cr Mo 0.32 0.30 0.84 0.015 0.009 1.51 0.38 根据经验公式计算，所设计LGP20钢的临界点(℃)为Ac1：746℃，Ac3：822℃，Ar1：640℃，Ar3：755℃，Ms：335℃，Mf：180℃。 2.3 试验过程 先对热轧态的LGP20钢板测试其硬度，以方便对比分析，然后取不同的正火温度进行处理，研究其对LGP20钢板组织及性能的影响，正火后采用空冷、风冷、水雾冷却，并控制钢板堆冷温度400℃，然后测试钢板的硬度，在金相显微镜下观察其组织，经不同温度回火后再测试其硬度并观察组织，在此基础上制定出预硬化工艺参数。 3试验结果分析与讨论 3.1正火工艺的选择 通常，P20 塑料模具钢一般是在调质处理后供货的，但在实际生产中可以采用正交+回火处理供货，其依据是：在合金钢的热处理过程中，通过调整工艺参数尽可能使奥氏体充分转变，导致C曲线右移，从而在较慢的冷却速度下也能促使组织中发生贝氏体甚至马氏体转变，再经回火处理，得到与调质处理类似的组织形态。采用正火+回火处理，还可以避免P20 钢在淬火过程中容易开裂的问题。 3.2 正火温度对硬度及组织的影响 合金钢中碳化物的溶解情况对奥氏体完全、充分转变起着决定作用，因此确定相应的正火温度尤为重要，为此选择正火温度为850、870、890℃、910℃，在炉时间系数为1.6min/mm，保温30min。正火后空冷，