ASSAB 718 镜面塑料模具钢开发研制

2002-11-21 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
 1前言
  随着社会主义现代化工业的发展，社会主义市场经济的逐步建立，模具工业越来越引起各级领导和部门的重视，特别是塑料模具工业的发展是当前冶金、轻工协会的重点工程。
  塑料模具的发展是随着我国塑料工业的高速发展而发展起来的，但由于我国塑料工业的发展起步较晚，导致塑料模具无论在数量方面还是在质量方面都不能满足塑料工业高速发展的需要。
  最近几年，塑料制品不仅在日用品、农用品、建材方面都发展很快，而且在仪器、仪表、家电、汽车、航空等方面也发展很快，具有广大的市场。由地塑料制品在向大型化、精密化方向发展，对塑料模具钢的内在质量与截面都提出了更高的要求。我国目前模具钢品种、规格、质量及生产能力方面与国外相比较有相当大的差距，国家每年要花大量的外汇进口成套塑料模具。为此，我们必须在发展我国塑料模具上下功夫，研制开发内在质量好、钢质纯净、等向性能好、具有优良加工和抛光性能的截面且截面足够大的模具钢材。
  我厂根据国外介绍的大型精密塑料模具钢资料，结合国内塑料模具钢生产研制经验。开发了具有国际代表性的钢种718钢，此钢可以替代进口718钢制作大型精密塑料模具。
  我们研制的718钢，经过电炉冶炼，再进行电渣重熔，以便达到钢质纯净，内部组织致密，综合性能良好，满足用户对质量的要求。
  2ASSAB 718钢种特点
  ASSAB 718镜面塑料模具钢是瑞典一胜百（ASSAB）公司试制的在美国P20钢的基础上适当加入Ni的塑料模具钢，目前有代替P20钢的趋势。被世界各国广泛采用。用718钢制作的模具要求有很高的表面光洁度，其成型用的模具型腔表面要达到镜面，故生产工艺要求电炉+电渣或非真空+电渣或真空+电渣或LF炉外精炼，以便达到高纯净度，高均匀度的目的。
  该钢因加了1%左右的Ni，其淬透性优于P20（3Cr2Mo）钢，抗张强度高于P20钢，在调质状态下冲击韧性高于P20钢。
  该钢淬火硬度一般在HRC50-55，经预硬化处理可满足用户要求的HRC28-35，退火硬度HB≤235。
  该钢控冷淬火为马氏体组织，油冷淬火为马氏体+残余奥氏体，高温火为珠光体+碳化物组织。
  3 研制开发工艺
  3.1  技术条件的确立
  我们在制定技术条件时，参考了国外718钢的技术条件及国外齐钢、太钢的相应技术条件，并根据我公司生产设备状况，制定了如下技术条件。
  3.1.1  化学成分（电渣钢熔炼成分）%列于表1中。
                    表1  我厂生产的718模具钢成分/wt%
C Si Mn S
0.34―0.42 0.20―0.60 1.10―1.50 ≤0.015
P Cr Ni Mo
≤0.025 1.40―2.00 0.80―1.20 0.20―0.40
注：成品钢成分偏差符合GB222-84规定
  3.1.2  钢材以退火状态交货，退火硬度HB≤235，或压痕直径≥3.9mm。
  3.1.3  钢材按炉批检验低倍组织，中心疏松及偏析按GB 1299-85级别评定，≤3级合格。在酸浸低倍试片上不得有肉眼可见缩孔、夹杂、分层、裂纹、气泡及白点，检验酸浸低倍组织的钢材不再作断口检验。
  3.1.4  钢材脱碳层按长钢企标Q/CB 53-92标准执行，厚度＞50mm的脱碳层为准。
  3.1.5  钢材高倍夹杂物按美国ASTM E45标准检验。
  3.1.6  钢材纵向机械性能用常规拉伸试验机和夏比冲击试验机检验。
  4 工艺流程
    经过一段时间的生产前准备，我们在电炉生产φ240电极共12炉98.400t，经过电渣重熔以后，生产电渣锭90.018t，经汽锤锻造，生产锻造扁钢33.920t，轧制扁钢42.226t，共计76.146t，综合成材率84.59%，其中锻造扁钢成材率为88.13%，轧制扁钢成材率为81.95%。
  5 锻造扁钢生产检验情况
  5.1  锻造扁钢生产情况
  锻造扁钢生产共用6个炉号35支φ360吨渣锭共38.490t，成扁钢33.920t，成材率为88.13%（见表2）。
                  表2  718锻造扁钢成材率/%
炉号 用锭支数 用锭重量/t 生产规格/mm 入库重量/t 成材率/%
3471-1657 7 7.750 90×400 6.940 89.55
95×400
3471-1661 6 6.555 80×400 5.730 87.41
85×400
80×400
85×400
3461-1662 7 7.920 100×350 6.820 86.11
105×350
110×350
3461-1663 7 7.620 110×350 6.840 89.76
115×350
120×350
3461-1667 1 1.105 120×350 0.940 85.07
3471-1668 7 7.540 70×400 6.650 88.20
75×400
75×400
70×400
小计 35 38.490   33.920 88.13
   5.2  锻造扁钢情况
   5.2.1  低倍检验：一般疏松均为0.5级。
   5.2.2  高倍检验及脱碳检验（表3）
                    表3  锻造扁钢高倍检验（级）及脱碳检验结果
炉号 A B C D 脱碳/mm
粗 细 粗 细 粗 细 粗 细
3471-1657 0.5 1.0 1.0 1.0 0 0 0 0 0.50 0.45 0.50
0.5 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1661 0.5 1.5 1.0 1.0 0 0 0 0 0.45 0.50 0.60
0.5 1.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1662 0.5 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0 0.50 0.42 0.60
0.5 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1663 0.5 1.0 1.0 1.0 0 0 0 0 0.50 0.40 0.45
0.5 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1667 0.5 1.0 1.0 1.0 0 0 0 0 0.50 0.45 0.45
0.5 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1668 0.5 1.0 0.5 1.0 0 0 0 0 0.50 0.40 0.60
0.5 1.0 0.5 1.0 0 0 0 0
   5.2.3  钢材纵向机械性能列于表4中。
                       表4  锻造扁钢纵向机械性能检验结果
炉号 高温回火870℃X30min油冷+500℃X120min空冷
标准 σb/MPa σs/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
≥1000 ≥10 ≥30 ≥35 ≥40
3471-1657 1380 1280 14 46 40 41
3471-1661 1350 1250 12 51 42 40
3471-1662 1320 1250 12 50 34 40
3471-1663 1270 1210 12 50 36 40
3471-1667 1250 1160 14 51 42 42
3471-1668 1370 1270 16 45 28 41
炉号 高温回火870℃×30min油冷+200℃×120min空冷
标准 σb/MPa σs/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
≥1700 ≥9 ≥20 ≥20 ≥50
3471-1657 1980 1870 14 36 28 50
3471-1661 1870 1780 14 45 34 51
3471-1662 1990 1870 14 45 30 50
3471-1663 1710 1800 14 41 36 50
3471-1667 1760 1650 10 58 46 50
3471-1668 1900 1790 12 40 42 50
  6 轧制扁钢生产检验情况
  6.1  轧制扁钢生产情况
   轧制扁钢生产共用8个炉号47支φ360电渣锭，共51.528t，锻成供轧坯44.230t，经φ650轧机轧制扁钢42.226t，成坯率为85.84%（锭→坯），由坯→材成材率为95.47%，综合成材率为81.95%（锭→材）（表5）。
                表5  轧制扁钢成材率/%
炉号 用料量/t 生产规格/mm 入库量/t 成材率/%
用锭量 用坯量 锭→材 坯→材
3461-1658 7.690 6.410 40×340 6.186 80.44 96.50
30×340
3471-1659 7.610 6.480 45×340 6.480 85.15 100
3471-1660 6.420 5.680 45×340 5.220 81.31 91.90
50×340
3471-1661 1.090 0.960 25×340 0.850 77.98 88.54
3471-1664 7.748 6.620 35×340 6.560 84.67 99.09
40×340
3461-1665 6.640 5.670 55×340 5.220 79.61 92.06
3471-1666 7.760 6.520 35×340 6.090 78.48 93.40
55×340
20×340
25×340
3461-1667 6.570 5.890 60×340 5.620 85.54 95.41
20×340
小计 51.528 44.230   42.226 81.95 95.47
  6.2  轧制扁钢检验情况
  6.2.1  低倍检验：一般疏松均为0.5级。
  6.2.2  高倍组织检验及脱碳检验（表6）。
             表6  轧制扁钢高倍（级）及脱碳检验结果
炉号 A B C D 脱碳/mm
粗 细 粗 细 粗 细 粗 细
3461-1658 0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0 0.15 0.20 0.30
0 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0
3471-1659 0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0 0.20 0.20 0.30
0.5 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0
3471-1660 0 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0 0.40 0.30 0.20
0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0
3471-1661 0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0 0.30 0.40 0.40
0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0
3471-1664 0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0 0.35 0.25 0.40
0 0.5 0.5 0.5 0 0 0 0
3471-1665 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0 0.30 0.20 0.30
0 0.5 0 0.5 0 0 0 0
3471-1666 0 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0 0.30 0.30 0.25
0 0.5 1.0 1.0 0 0 0 0
3471-1667 0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0 0.30 0.35 0.30
0 0.5 1.0 0.5 0 0 0 0
   6.2.3  轧制扁钢纵向机械性能（表7）
          表4  轧制扁钢纵向机械性能检验结果
炉号 高温回火870℃×30min油冷+500℃×120min空冷
标准 σb/MPa σs/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
≥1000 ≥10 ≥30 ≥35 ≥40
3471-1658 1280 1180 14 54 44 40.5
3471-1659 1390 1270 14 51 46 44
3471-1660 1410 1335 14 44 35 49
3471-1661 1230 1160 12 52 45 40
3471-1664 1330 1260 10 33 26 46
3471-1665 1330 1260 13 51 38 51
3471-1666 1320 1260 15 51 46 41
3471-1667 1260 1210 14 44 29 47
炉号 高温回火870℃×30min油冷+200℃×120min空冷
标准 σb/MPa σs/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
≥1700 ≥9 ≥20 ≥20 ≥50
3471-1658 1790 1730 13 44 30 50
3471-1659 1930 1760 16 50 32 59
3471-1660 1940 1875 11 37 28 57
3471-1661 1750 1650 14 47 33 50
3471-1664 1920 1840 10 42 22 46
3471-1665 1820 1700 11 46 40 60
3471-1666 1870 1740 13 44 34 56
3471-1667 1790 1710 12 34 47 47
  7我厂生产的ASSAB 718与国内厂家生产的ASSAB 718各项检验结果比较
   目前，生产ASSAB 718钢的厂家有齐钢、太钢等。
   1）齐钢生产ASSAB 718钢主要检验项目是硬度（即退火硬度、调质硬度）。
   2）太钢生产的ASSAB 718检验结果同我厂各项检验比较（纵向机械性能）见表8。
      表8  我厂生产的ASSAB 718同国内厂家纵向机械性能比较 
生产厂 高温回火  870℃淬火+500℃回火
σb/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
太钢 1300 11 38 30 42
长钢 1270―1380 12―16 45―51 28―42 40―42
生产厂 低温回火  870℃淬火+500℃回火
σb/MPa δ5/% ψ/% αk/J 硬度/HRC
太钢 1900 10 29 25 52
长钢 1870―1980 10―14 29 28―46 50―51
  从以上比较可以看出，我厂生产的ASSAB 718扁钢，其各项检验结果同太钢生产的水平相当，而比国内其它厂生产的扁材要好。
   8  结论
  我厂生产的ASSAB 718塑料模具钢各项检验均能满足用户对该钢的技术要求。其理化指标、力学性能指标均达到国内先进水平。
作者：刘大恩（长城特殊钢股份有限公司第三钢厂技术管理中心）

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