提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請為于申請日2010年12月20日提交的申請?zhí)枮?01080059251. 7的發(fā)明專 利申請"提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼"的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及提高了耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼，尤其涉及用于制作注 塑成型用模具或模架的馬氏體不銹鋼。
【背景技術(shù)】
[0003] 一般來講，對于塑料注塑機(jī)的需求隨著塑料的使用量的增加而快速增長。而且，隨 著塑料的使用用途和范圍、形態(tài)的多樣化，對應(yīng)這種需求的塑料注塑機(jī)的種類也變得多樣 化，據(jù)此用于塑料注塑機(jī)的鋼材的種類及材質(zhì)也適應(yīng)其用途而被開發(fā)出來。
[0004] -直以來，作為制作塑料注塑機(jī)的材料主要使用了高含碳的高硬度碳素鋼。但是， 最近不銹鋼的利用率逐漸上升，其原因在于不銹鋼具有抗腐蝕性高、能夠確保長時(shí)間使用 時(shí)的耐久性、在高溫環(huán)境下具有低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 用于制作塑料注塑機(jī)部件的不銹鋼一直以來主要采用了 ASTM420系列，但由于其 高含碳而硬度高，因此不容易進(jìn)行機(jī)械加工，且母材的鉻和碳產(chǎn)生反應(yīng)而生成碳化鉻，帶來 耐蝕性降低和焊接性不好的問題，因此其使用逐漸減少。
[0006] 為了解決這種問題，美國專利第6045633號中公開了將碳的含量限制在0. 03? 0. 06%，并添加0. 5?1. 3%的銅，以此改善耐蝕性的不銹鋼。但是，通過這種方法仍難以確 保充分的耐蝕性，且當(dāng)添加1%以上的過多的銅時(shí)，因熱加工性能下降，具有引發(fā)表面裂紋 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術(shù)課題
[0008] 因此，本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，本發(fā)明的馬氏體不銹鋼提供一種合金設(shè) 計(jì)，以提高應(yīng)用于塑料注塑機(jī)的材料的馬氏體不銹鋼的耐蝕性及機(jī)械加工性能。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹 鋼，按照重量％包含：〇. 03?0. 12%的碳、0. 02?0. 08%的氮、0. 3?0. 7%的硅、0. 6?2% 的錳、0. 001?0. 03%的磷、0. 1?0. 3%的硫磺、11. 5?15%的鉻、0. 05?1%的銅、0. 6? 3%的鎳、0. 0005?0. 003%的鈣，且其余為鐵以及其他不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 而且，本發(fā)明中提供一種提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼，所述不銹 鋼的以（軋制方向延伸率-寬度方向延伸率八軋制方向延伸率）進(jìn)行定義的延伸率各向 異性率為0.5以下。
[0012] 并且，本發(fā)明中，所述不銹鋼具有小于15%的鐵素體分?jǐn)?shù)，且具有25?40HRC范圍 的硬度。
[0013] 有益效果
[0014] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過添加鈣改善MnS的分布的形狀的同時(shí)，通過增加鎳的 含量，可制造出耐蝕性優(yōu)良，機(jī)械性質(zhì)的各方異性提高的馬氏體不銹鋼。
【附圖說明】
[0015] 圖1為通過SEM觀察在本發(fā)明的馬氏體不銹鋼中添加鈣的鋼的MnS形狀的圖。
[0016] 圖2為表示與本發(fā)明相比沒有添加鈣的鋼的MnS長度分布的曲線圖。
[0017] 圖3為示出在本發(fā)明的馬氏體不銹鋼中添加鈣的鋼的MnS長度分布的曲線圖。
[0018] 圖4為針對在腐蝕試驗(yàn)中使用的試片的形狀和腐蝕面積測量方法示出的試片組 織照片。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下，參照附圖詳細(xì)記載本發(fā)明的實(shí)施例以及使本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解本發(fā)明 的內(nèi)容的必要事項(xiàng)。但是，本發(fā)明在其權(quán)利要求書記載的范圍之內(nèi)體現(xiàn)為各種不同的形態(tài)， 因此下面的說明無論怎么表示都僅限于舉例性的。
[0020] 在對本發(fā)明的實(shí)施例說明時(shí)，對于公知的功能或判斷為對組成的詳細(xì)說明將對本 發(fā)明的主旨造成不必要的混淆時(shí)，省略其詳細(xì)的說明。而且，應(yīng)注意，對于圖中的相同的組 成要素，即便出現(xiàn)在不同的圖中，盡可能使用了相同的附圖標(biāo)記或符號。
[0021] 首先，本發(fā)明提供的馬氏體不銹鋼按照重量％包含：0.03?0. 12%的碳、0.02? 〇· 08%的氮、0· 3?0· 7%的硅、0· 6?2%的錳、0· 001?0· 03%的磷、0· 1?0· 3%的硫磺、 11. 5?15%的鉻、0. 05?1 %的銅、0. 6?3%的鎳、0. 0005?0. 003%的鈣，且剩余成分為 鐵以及其他不可避免的雜質(zhì)。
[0022] 尤其，本發(fā)明的發(fā)明人在制造應(yīng)用于塑料注塑機(jī)模具的鋼材時(shí)，通過添加鈣改善 了易切鋼內(nèi)存在的MnS的形狀，通過添加 Ni提高了母材的抗腐蝕性，從而確認(rèn)出馬氏體易 切鋼的耐蝕性的提高。
[0023] 以下，對于各個(gè)成分含量的作用和限定其添加范圍的理由進(jìn)行敘述。同時(shí)，在以下 說明中出現(xiàn)的％均為重量％。
[0024] 當(dāng)碳的含量低時(shí)，導(dǎo)致馬氏體的硬度下降，加工品質(zhì)變差，因此添加0. 03%以上的 碳。但是，如果碳的含量過多，則硬度增加，導(dǎo)致生產(chǎn)率下降。而且，過多地添加碳會起到降 低耐蝕性的作用，因此添加碳的上限限定為〇. 12%。
[0025] 氮有利于強(qiáng)度和耐蝕性，因此添加0. 02%以上。但是，如果過多地添加氮，則在鑄 造時(shí)，存在因氮而產(chǎn)生氣孔的顧慮，因此將添加氮的上限限定為0. 08%。
[0026] 硅是為了脫酸而必需要添加的元素，因此添加0.3%以上。但是，如果過多地添加 硅，則會阻礙加工性能，并阻礙傳熱率，因此將添加硅的上限限定為0. 7%。
[0027] 錳是為了改善切肩性能而與硫磺一起添加的元素。當(dāng)錳的含量低時(shí)，所添加的硫 磺將形成CrS或FeS，對于加工性能造成負(fù)面影響，因此添加0. 6%以上，但一般添加至2% 以上時(shí)喪失有利的效果，因此將添加錳的上限限定為2%。
[0028] 磷是在不銹鋼的制造中不可避免要包含的元素，因此添加0. 001 %以上，但由于添 加過多的磷會導(dǎo)致機(jī)械特性下降，因此將添加磷的上限限定為0. 03%。
[0029] 硫磺是為了改善不銹鋼的切削性而添加的代表性的元素，因此為了確保切削性而 添加0. 1 %以上。但是，若硫磺超過0. 3%會導(dǎo)致其添加效果飽和，且添加過多的硫磺會阻 礙加工性能，因此將添加硫磺的上限限定為0. 3 %。
[0030] 鉻是確保耐蝕性的基本元素，因此添加11. 5%以上。但是，如果過度添加會促進(jìn)鐵 素體的形成，因此將添加鉻的上限限定為15%。
[0031] 銅具有改善耐蝕性的作用，同時(shí)還具有提高傳熱率的作用，因此添加0. 05%以上， 但若添加過多的銅會引發(fā)熱加工性能的下降，因此為了防止熱加工性能的下降，將添加銅 的上限限定為1%。
[0032] 鎳是增加不銹鋼的耐蝕性的元素，具有改善韌性的作用，因此添加0. 6 %以上，但 為了避免制造成本過度地上升，因此將添加鎳的上限限定在3%。
[0033] 鈣在鑄錠或連續(xù)鑄造時(shí)，作用為形成MnS的成核點(diǎn)，使得MnS的形成容易，且為了 得到抑制Mn的延伸的效果，添加0. 0005%以上的鈣，但若過多地添加鈣會妨害耐蝕性，因 此將添加鈣的上限限定為0. 003%。
[0034] 通常，這種鋼通過連續(xù)鑄造或鋼錠鑄造制造鑄片，并經(jīng)過軋制或鍛造的過程制造 出具有所需形狀的產(chǎn)品，且為了得到具有符合使用用途的適當(dāng)?shù)奈镄?，將?jīng)過固有方式的 熱處理過程。
[0035] 而且，優(yōu)選地，在本發(fā)明中，將其延伸率各向異性率控制為0. 5以下。可通過（軋 制方向延伸率-寬度方向延伸率八軋制方向延伸率）得到延伸率各向異性率。通常，塑料 注塑機(jī)用鋼材在使用時(shí)，并不是沿材料的軋制方向或?qū)挾确较虻奶囟ǚ较蚴褂茫茄囟?種方向加工并使用。此時(shí)，隨著不同方向的機(jī)械特性的差異變大，則加工時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力引起 的變形增加，對于注塑時(shí)施加的高壓的耐久性的差異就會變大。這種機(jī)械特性的各向異性 [各向異性率=(軋制方向?qū)嶒?yàn)值-寬度方向?qū)嶒?yàn)值）/軋制方向?qū)嶒?yàn)值]在各個(gè)實(shí)驗(yàn)值中 的延伸率中表現(xiàn)最為明顯。因此，優(yōu)選地，具有本發(fā)明鋼的組成的鋼種之中，延伸率各向異 性管理為50%以下。
[0036] 另外，本發(fā)明鋼由鐵素體和馬氏體的雙相組織構(gòu)成。這種鐵素體組織和馬氏體組 織在其硬度方面具有較大差異。馬氏體組織具有堅(jiān)固和強(qiáng)硬的特性，但鐵素體組織具有軟 和堅(jiān)韌的特性。由于具備這種特性，當(dāng)材料的內(nèi)部存在少量的鐵素體時(shí)，雖然具有提供韌性 的作用，但是若其量過多，則起到影響加工品質(zhì)的作用。因此，在具有本發(fā)明鋼的組成的材 料中，其適當(dāng)?shù)蔫F素體相的上限應(yīng)限制在15%以下。
[0037] 而且，本發(fā)明鋼的硬度范圍為25?40HRC。普通材料的硬度會同時(shí)影響加工品質(zhì) 和加工性能（加工速度、工具壽命）。若材料的硬度變高，則對于機(jī)械加工的阻力就會變大， 導(dǎo)致加工速度的下降，工具的磨損也會增加，因此會影響加工性能，但加工表面的品質(zhì)則有 變高的傾向。反之，若材料的硬度低，則雖然加工速度和工具壽命等增加，但加工表面的品 質(zhì)會下降。因此，為了確保加工品質(zhì)，材料的硬度優(yōu)選為25HRC以上，且為了確?？紤]了生 產(chǎn)率的加工性能，硬度的上限優(yōu)選不超過40HRC。
[0038] (實(shí)施例）
[0039] 為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明，通過以下的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。本實(shí)施例中，利 用表1的化學(xué)式制造了 7種發(fā)明鋼和2種比較鋼。所有的試片通過真空熔化裝置制造成 50kg的鑄錠之后，乳制成25mm的厚度。
[0040]【表I】
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼，其中，按照重量％包含：〇. 03? 0· 12 % 的碳、0· 02 ?0· 08 % 的氮、0· 3 ?0· 7 % 的硅、0· 6 ?2 % 的錳、0· 001 ?0· 03 % 的 磷、0· 1?0· 3%的硫磺、11. 5?15%的鉻、0· 05?1%的銅、0· 6?3%的鎳、0· 0008? 0. 0026 %的鈣，且其余為鐵以及其他不可避免的雜質(zhì)， 所述鈣在鑄造所述不銹鋼時(shí)，作用為形成MnS的成核點(diǎn)，由此在MnS的中心部位以氧化 鈣的形態(tài)存在，并且在所述不銹鋼的軋制過程中抑制MnS的延伸， 所述不銹鋼的按照下述式定義的延伸率各向異性率為〇. 5以下： 延伸率各向異性率=(軋制方向延伸率-寬度方向延伸率）八軋制方向延伸率）， 并且，所述不銹鋼具有小于15%的鐵素體分?jǐn)?shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼，其中，所述不 銹鋼具有25?40HRC范圍的硬度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高耐蝕性的注塑成型模具用馬氏體不銹鋼，按照重量％包含：0.03～0.12％的碳、0.02～0.08％的氮、0.3～0.7％的硅、0.6～2％的錳、0.001～0.03％的磷、0.1～0.3％的硫磺、11.5～15％的鉻、0.05～1％的銅、0.6～3％的鎳、0.0005～0.003％的鈣，且其余為鐵以及其他不可避免的雜質(zhì)。
【IPC分類】C22C38-60
【公開號】CN104561833
【申請?zhí)枴緾N201410697669
【發(fā)明人】曹基勛, 蔡東澈, 南充鎬, 金泳臺
【申請人】Posco公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2010年12月20日
【公告號】CN102686761A, EP2518176A2, WO2011078531A2, WO2011078531A3