隨著中國(guó)塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)大型塑料模具鋼，尤其是P20鋼的需求量日益增加。P20塑料模具鋼的冶金生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，成材率高，在預(yù)硬化硬度范圍之內(nèi)有較好的加工性能，淬透性好，可以使大截面的鋼材獲得均勻的硬度，尤其是鏡面拋光性能明顯優(yōu)于普通碳素鋼和低合金鋼，可以廣泛應(yīng)用于制造大型塑料模具和高精度復(fù)雜型腔塑料模具。傳統(tǒng)熱處理工藝是淬火/正火+回火，這樣不僅工序多，同時(shí)也帶來能源損失、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。因此，在模具鋼生產(chǎn)中采用控軋控冷+低溫回火的工藝是很好的節(jié)能途徑。在小試樣實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)P20鋼控軋控冷后直接回火的生產(chǎn)可行性進(jìn)行了分析和研究。
采用某鋼鐵有限公司中板廠生產(chǎn)的P20鋼，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：C0.35，Si0.38，Mn1.12，Cr1.70，Mo0.40，B和Ti微量。相變點(diǎn)的測(cè)定采用膨脹儀，按照GB5056-1985測(cè)定鋼的相變點(diǎn)，加熱速度為200℃/h，實(shí)驗(yàn)測(cè)出的Ac1及Ac3分別為740、800℃。
將熱軋態(tài)試樣進(jìn)行不同溫度淬火，淬火溫度為：820、860、900、940℃，保溫時(shí)間為40min。對(duì)淬火后的試樣進(jìn)行不同溫度回火，回火溫度為：400、500、550、600℃。為了模擬大生產(chǎn)中鋼板熱處理工藝及鋼板性能，還做了熱軋態(tài)直接回火實(shí)驗(yàn)。將按照上述工藝處理后的試樣制成金相試樣，用硝酸酒精腐蝕后在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行組織觀察，并用洛氏硬度計(jì)測(cè)定各個(gè)試樣的洛氏硬度。
結(jié)果表明：
（1）在P20中添加微量的硼延長(zhǎng)了鐵素體相變?cè)杏?，抑制鐵素體生成，提高淬透性，使厚板的截面硬度更加均勻，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
（2）P20經(jīng)過900℃淬火后，在不同溫度下回火過程中，隨著回火溫度升高，馬氏體板條的尺寸逐漸增加，析出了些彌散分布的小的碳化物顆粒，在550℃時(shí)有些碳化物顆粒開始長(zhǎng)大。隨著溫度升高，回火硬度呈下降趨勢(shì)，到550℃時(shí)下降速度加快。
?。?）現(xiàn)場(chǎng)試制采用控軋控冷+低溫回火工藝，其組織為回火貝氏體組織，在此狀態(tài)具有良好的強(qiáng)韌性和足夠的硬度，洛氏硬度32～36之間。通過正火軋制代替離線正火，可以為企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。