模具钢及其制备方法技术

技术编号:19002793 阅读:17 留言:0更新日期:2018-09-22 06:05
本发明专利技术涉及模具钢及其制备方法,属于模具钢产品技术领域。本发明专利技术所要解决的是现有技术为提高模具钢的整体性能需添加稀土元素及大量合金元素,导致生产成本过高的问题,其技术方案是提供了模具钢,化学成分按重量百分比计为:C:0.25‑0.45%,Cr:13‑16%,Co:1.3‑1.8%,Mn:0.4‑0.7%,Si:0.15‑0.40%,Mo:0.9‑1.1%,Ni:1.5‑3.0%,V:0.15‑0.4%,Ti:0.1‑0.5%,P≤0.012%,S≤0.002%,N:0.02‑0.04%,余量为Fe。本发明专利技术提供的模具钢耐蚀性、强韧性和硬度俱佳,综合机械性能优良,具有广阔的应用前景。

Die steel and its preparation method

The invention relates to a mould steel and a preparation method thereof, belonging to the technical field of die steel products. The invention aims to solve the problem that the existing technology needs to add rare earth elements and a large number of alloy elements to improve the overall performance of die steel, resulting in high production cost. The technical scheme is to provide die steel with chemical composition as follows: C:0.25_0.45%, Cr:13_16%, Co:1.3_1.8%, Mn:0.4 by weight percentage. _0.7%, Si: 0.15_0.40%, Mo: 0.9_1.1%, Ni: 1.5_3.0%, V: 0.15_0.4%, Ti: 0.1_0.5%, P < 0.012%, S < 0.002%, N: 0.02_0.04%, Fe. The die steel provided by the invention has excellent corrosion resistance, strength, toughness and hardness, excellent comprehensive mechanical properties and broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
模具钢及其制备方法
本专利技术涉及模具钢及其制备方法,属于模具钢产品

技术介绍
家电用品零件、机电工业零部件、橡胶制品、陶瓷制品、塑料制品等大都采用模具成型,因此,模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和产品的开发能力。然而,由于长时间受到较高的温度、压力、应力等复杂因素的影响,模具失效经常发生,主要表现在形状变化、尺寸超差等方面,其基本的失效形式表现为:表面磨损和腐蚀、断裂、变形和模具的意外损坏。因此,好的模具钢需要具有较高的耐磨性、耐腐蚀性、强度、硬度等性能。其中,塑料模具钢作为模具钢中产量最多、比例最大的品种,在近年来发展势头强劲,对产品的质量也提出了越来越高的要求。CN103060698A公开了一种耐腐蚀模具钢的制备工艺,该模具钢成分重量百分比为:C:1.0-1.2%,Cr:16-19%,Co:1.3-1.8%,Mn:0.2-0.6%,Si:0.2-0.7%,Mo:0.9-1.4%,V:0.05-0.2%,Ti:0.05-0.4%,稀土RE:0.05-0.4%和余量铁。其制备方法是在电炉熔炼时,加Ti和稀土RE处理,制备100~300kg铸锭,再经过电渣重熔,重熔后经过轧制获得扁钢,轧制变形量为50~70%,再将扁钢加热至650~760℃,保温5~6小时,炉冷至280~320℃,保温3~5小时,再加热至650~690℃,保温32小时,以40℃/小时冷却至400℃,再以18℃/小时,冷却至120℃;对上述得到的扁钢进行热处理,再加热至1000℃并保温1-2h,油冷至不高于100℃后重新加热至680℃~710℃的温度范围并保温3h,之后水冷;经过回火处理后,再将扁钢的头部加热到320~400℃,保温4-5小时,然后喷雾冷却处理,扁钢的尾部在900-1020℃,保温6-8小时,然后空冷,最后扁钢中部再加温至温度为160~190℃,保温2-3小时,放入铁箱中堆冷。上述制备工艺为保证模具钢具有较高的硬度和韧性,需加入较多合金元素以及稀土元素La和Ce,由于稀土元素的化学性质活泼,可以中和钢中的氧、硫等杂质,使之发生剧烈的反应,从而净化钢质,使钢的整体性能得到了明显提高。然而,这样却造成珍贵资源的浪费,大幅增加了生产成本。此外,采用该方法制备的铸锭重量偏小,推广应用范围受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供模具钢及其制备方法,以解决现有技术为提高模具钢的整体性能需添加稀土元素及大量合金元素,导致生产成本过高的问题。本专利技术提供了模具钢,化学成分按重量百分比计为:C:0.25-0.45%,Cr:13-16%,Co:1.3-1.8%,Mn:0.4-0.7%,Si:0.15-0.40%,Mo:0.9-1.1%,Ni:1.5-3.0%,V:0.15-0.4%,Ti:0.1-0.5%,P≤0.012%,S≤0.002%,N:0.02-0.04%,余量为Fe。进一步地,化学成分按重量百分比计为:C:0.30-0.40%,Cr:13.5-15%,Co:1.35-1.60%,Mn:0.45-0.60%,Si:0.18-0.30%,Mo:0.95-1.05%,Ni:1.65-2.0%,V:0.18-0.30%,Ti:0.20-0.35%,P≤0.010%,S≤0.002%,N:0.025-0.030%,余量为Fe。本专利技术提供了所述模具钢的制备方法,包括如下步骤:冶炼得到所述化学成分的钢液,铸造成钢坯,轧制,热处理,即得。进一步地,所述热处理方法为:加热至1020℃~1100℃,加热时间8~20h,淬火,于500~590℃回火,回火时间5~20h。进一步地,所述淬火方法为:出炉空冷2~3min,喷雾冷2~4min,然后喷水冷至表面温度640~660℃,再风冷2~5min,然后继续喷水冷至表面温度390~410℃,再风冷3~5min,然后继续喷水冷至表面温度190~210℃,出热处理槽空冷。进一步地,所述喷雾冷的喷雾压力为5~8MPa;所述喷水冷的水压为7~16MPa;所述风冷的风速为2~4m/s。进一步地,所述轧制步骤轧制得到扁钢,然后将扁钢加热至650~750℃,保温4~8h,炉冷至280~350℃,保温2~6h,再加热至650~700℃,保温25~35h,以30~60℃/h速度冷却至390~410℃,再以15~20℃/h速度冷却至140~160℃。进一步地,轧制总变形量为60~80%。进一步地,所述铸造方法为:模铸成钢锭,模铸采用下注法,在水口用氩气保护浇注。本专利技术提供了所述模具钢在制备塑料模具中的用途。本专利技术模具钢的生产工艺流程为:电炉冶炼→精炼炉精炼→脱磷、脱氧、合金化→真空二次精炼→二次合金化、控制氮、硫、磷含量→模铸→电渣重熔→钢坯加热→轧制扁钢→加热炉冷→二次加热、保温→冷却→热处理→包装入库。优选的实施方式包括如下步骤:冶炼:a)采用偏心炉底出钢电炉进行初次冶炼,氧化脱碳(脱碳量≥0.4%),要求氧化期做到高温氧化,剧烈沸腾,沸腾时间≥8min以利于钢中有害气体及夹杂物上浮,造高碱度(R=4.0~6.0)硅酸盐氧化渣低温(1535~1660℃)下脱磷至0.006%以下,获得氮含量小于或等于110ppm的钢液;b)采用精炼炉进行大渣量精炼,补加石灰、萤石,送电升温,进行合金化定量调整,进行造白渣深脱P、S操作,用碳粉保持,白渣保持时间≥18min,补加适量Si粉、Al粉,进行深脱氧去硫,保证白渣流动性良好,温度≥1610℃,S≤0.002%,取样全分析,调整成分;氮含量控制在N:0.020%左右;c)采用真空精炼炉进行二次精炼,要求真空处理前精炼钢液温度≥1680℃,要求入真空精炼炉炉渣厚度≤40mm;控制钢液中的非金属夹杂物,提高冶金质量,根据入炉前硅含量,进行喂硅钙线调整,并进行成分精调,在真空处理过程中,保证在极限真空度小于60Pa的时间大于20分钟。其中,采用偏心炉底出钢电炉进行初次冶炼。在熔化期采用大功率送电熔化、迅速造好氧化白渣进行深脱磷、保证氧化温度大于1580℃,并在氧化末期保证一定的钢液碳含量,此时采用增大氧化流量的方法一方面快速脱碳。优选地,将出钢温度控制在1650℃以上。由于该类钢在精炼时合金的加入量在5吨以上,合金加入量大,若出钢温度低于1650℃,则精炼时间将很长,钢液吸氮会严重;相反,若出钢温度在1650℃以上,则精炼时间将大幅缩短,钢液中的氮含量有效地控制在0.025%左右。其中,采用LF钢包炉进行精炼,钢包入LF精炼炉后,要迅速造好精炼白渣、进行合金化并保证钢液脱氧、脱硫良好,控制S≤0.002%、S+P≤0.015%,最后视钢液中的氮含量通过喂铝线或通氮气的方式来控制钢液中的氮含量在0.025%~0.030%范围。模铸:采用下注法,并在水口用氩气保护浇注,在浇钢前通过在钢锭模内吹入氩气的方式排出钢锭模内的空气,以防空气中的氮气进入钢液导致增氮,同时还确保钢包水口离中注管口高度≤55mm,得到氮含量0.020~0.040%范围的钢锭。采用上述方法制备的方锭3.5t、4.0t,八角锭5.0t~8.0t,之后分别对钢锭进行氮和氧含量检测。轧制:a)钢锭再经电渣重熔,重熔后模钢锭直接经过轧制获得扁钢,轧制5道次,单道次压下量≥18%,轧制累计总变形量为60~80%本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.模具钢,其特征是:化学成分按重量百分比计为:C:0.25‑0.45%,Cr:13‑16%,Co:1.3‑1.8%,Mn:0.4‑0.7%,Si:0.15‑0.40%,Mo:0.9‑1.1%,Ni:1.5‑3.0%,V:0.15‑0.4%,Ti:0.1‑0.5%,P≤0.012%,S≤0.002%,N:0.02‑0.04%,余量为Fe。

【技术特征摘要】
1.模具钢,其特征是:化学成分按重量百分比计为:C:0.25-0.45%,Cr:13-16%,Co:1.3-1.8%,Mn:0.4-0.7%,Si:0.15-0.40%,Mo:0.9-1.1%,Ni:1.5-3.0%,V:0.15-0.4%,Ti:0.1-0.5%,P≤0.012%,S≤0.002%,N:0.02-0.04%,余量为Fe。2.如权利要求1所述的模具钢,其特征是:化学成分按重量百分比计为:C:0.30-0.40%,Cr:13.5-15%,Co:1.35-1.60%,Mn:0.45-0.60%,Si:0.18-0.30%,Mo:0.95-1.05%,Ni:1.65-2.0%,V:0.18-0.30%,Ti:0.20-0.35%,P≤0.010%,S≤0.002%,N:0.025-0.030%,余量为Fe。3.权利要求1或2所述模具钢的制备方法,其特征是:包括如下步骤:冶炼得到所述化学成分的钢液,铸造成钢坯,轧制,热处理,即得。4.如权利要求3所述的制备方法,其特征是:所述热处理方法为:加热至1020℃~1100℃,加热时间8~20h,淬火,于500~...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗许李俊洪刘序江肖强
申请(专利权)人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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