塑料模具钢是非金属成形模中用量最大的一种模具,除要求有一定强度、韧性、硬度外,还对钢的冷加工性能、热处理工艺性能、镜面性能、光洁度、蚀刻性能、耐磨性能、抗磨损性能等有特殊的要求。
4Cr13属于马氏体类型不锈钢,经热处理后，具有优良的耐腐蚀性能、抛光性能、较高的强度和耐磨性,适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具。
4Cr13塑料模具钢的化学成分如表1所示。实际生产中要尽可能降低P、S含量,降低钢中H、O、N含量,一般要求H含量≤2x10~6。要采用有效的工艺措施,提高钢水纯净度和表面质量,减少钢锭的偏析、缩孔和疏松。
(1)非金属夹杂物合格级别见表2。检验标准按GB/T10561——2005执行。
(2)锻件表面质量及超声检测要求:( a)不允许有目视可见的裂纹、缩孔、折叠等缺陷;(b)单个2 mm ~3 mm 缺陷的个数不得超过3个,3mm ~4 mm缺陷的个数不得超过1个;(c)长条或密集形点状不连续的当量平底孔直径≤D2 mm。
4Cr13模块的规格范围为:宽度:800 mm ~1 000mm,厚度: 160 mm ~ 500 mm。采用5 t ~11 t镇静钢锭制造。工艺流程:钢锭热送→入炉加热→锻造→热处理→锻件检验→入库。
锻造加热
锻造加热过程的主要参数是加热温度和保温时间。
钢锭的加热温度和保温时间是根据钢锭的材质和断面尺寸等因素进行选取的"。为了防止因低温性能差而出现过大的组织应力,要求在低温下缓慢加热。因此,钢锭加热时采用650 ~ 700℃保温,然后缓慢升温到800 ~ 850℃,升温速度≤50℃/h。由于850℃以上钢锭的导热性能很好,为了防止晶粒过分长大,影响锻造性能,所以在850℃以后快速加热到始锻温度。锻造加热曲线如图1所示。
对首次生产的4Cr13塑料模具钢模块进行超声检测,在整个工件中心部位均发现D2 mm 以上的密集型缺陷,进而对缺陷部位进行高倍检查,发现颗粒状碳化物条带。由于4Cr13塑料模具钢在生产过程中属于高碳钢,而且合金含量比较高,极易出现微观偏析的现象,在钢锭加热过程中通过提高始锻温度和增加保温时间,进行高温扩散,可有效降低偏析程度,实现化学成分均匀化,保证锻件的内部质量。改进的加热工艺如图2所示。
按照有效压实锻造法的临界条件制定锻造工艺,需要编制一本《优化锻造工艺手册》。
本文介绍了大型压机最常用的上下平砧传统拔长、上下平砧连续拔长、FM 法拔长和超宽砧拔长四种方法的拔长程序编制,使得工艺制定不再仅仅依靠传统经验,而是有据可依﹑简明精确，对操作过程的控制也很严谨,并且能够取得较大经济效益。
四种常用拔长方法中,在条件相等的情况下,超宽砧拔长的压实效果最好, FM法其次,然后为上下平砧连续拔长,最后是上下平砧传统拔长。要根据压机的能力合理使用超宽砧拔长方法。
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