一种高寿命热作模具钢制造技术

本发明专利技术公开了一种高寿命热作模具钢，包括以下重量百分比计的原料：C：0.35-0.40；Si：0.10-0.40；Mn：0.30-0.50；Cr：5.00-5.50；V：0.50-0.70；Mo：1.90-2.30；Co：0.20-0.40；S≤0.005；P≤0.015；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术模具钢的制备方法采用真空感应炉+电渣重熔+多向锻造+特殊退火处理获得。本发明专利技术技术方案具有以下有益效果：1)本发明专利技术的模具钢具有优异的韧性、热导性、延展性、耐热冲击、抗热疲劳性能和低线膨胀系数，适用于耐热侵蚀、高精密要求的大型热压铸模具的制造；2)具有可观的性价比，模具成本可降低30％以上；可替代高价格的进口热作模具钢；如一胜百的DIEVAR；大同的DH31-ESR；日立的DAC55等。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高寿命热作模具钢，包括以下重量百分比计的原料：C：0.35-0.40；Si：0.10-0.40；Mn：0.30-0.50；Cr：5.00-5.50；V：0.50-0.70；Mo：1.90-2.30；Co：0.20-0.40；S≤0.005；P≤0.015；余量为Fe和不可避免的杂质。本专利技术模具钢的制备方法采用真空感应炉+电渣重熔+多向锻造+特殊退火处理获得。本专利技术技术方案具有以下有益效果：1)本专利技术的模具钢具有优异的韧性、热导性、延展性、耐热冲击、抗热疲劳性能和低线膨胀系数，适用于耐热侵蚀、高精密要求的大型热压铸模具的制造；2)具有可观的性价比，模具成本可降低30％以上；可替代高价格的进口热作模具钢；如一胜百的DIEVAR；大同的DH31-ESR；日立的DAC55等。【专利说明】一种高寿命热作模具钢
本专利技术涉及一种模具钢，具体为一种高寿命热作模具钢。
技术介绍
模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器、汽车等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料的成分设计和热处理的影响。 模具钢大致可分为:冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三类，用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。 热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，韧性，导热性，耐磨性。因此合金元素的合理配比，以增加模具材料的淬透性，提高耐磨性、韧性、红硬性为主。 现有的热作模具钢，国内的产品以H13为主，其韧性和延性、等向性、耐热冲击和抗热疲劳性能不足，北美，欧洲，日本的高性能热作模具钢价格太贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种高寿命热作模具钢，以解决现有技术的上述问题。 为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。 一种高寿命热作模具钢，包括以下重量百分比计的原料: C:0.35-0.40 ；S1:0.10-0.40 ；Mn:0.30-0.50 ；Cr:5.00-5.50 ；V:0.50-0.70 ；Mo: 1.90-2.30 ；Co:0.20-0.40 ；S ( 0.005 ；P ( 0.015 ;余量为 Fe 和不可避免的杂质。 更为优选地，所述的碳(C)的含量为0.36-0.38%。 所述的硅(Si)的含量为0.15-0.30%。 所述的锰(Mn)的含量为0.30%。 所述的磷⑵的含量小于等于0.010%。 所述的铬(Cr)的含量为5.0-5.30%。 所述的钥(Mo)的含量为2.0% -2.1%。 所述的钒(V)的含量为0.50-0.60%。 所述的钴(Co)的含量为0.25-0.30%。 本专利技术的成分设计基于以下原理: C是提高钢的硬度和强度最为有效的元素，固溶强化作用显著，是保证模具钢硬度必不可少的元素。C是形成铬碳化物等各种碳化物的不可缺少的基本元素，C含量过高会造成钢中碳化物数量的增多及偏聚，降低韧性及耐腐蚀性能。C含量过低不能满足模具钢的高硬度要求。本专利技术中控制C:0.35-0.40%。优选为C:0.36-0.38%。 钢中含有少量的Si有较好的还原和脱氧作用，但Si含量过高则降低钢的焊接和切削加工性能。本专利技术中控制Si含量为< 0.35%，适当的提高了冲击韧性，优选为Si:0.15% -0.30%。 Mn元素有较好的脱氧和去S作用，虽然高含量可增加耐磨性，但MnS会降低抗腐蚀和焊接性能。优选为Mn:0.30%。 P元素在钢中易在晶界处偏聚，导致钢的冷脆性增加，故钢中的P含量应尽可能低。本专利技术中控制PS 0.010%。 S元素在钢中以硫化物的形式存在，易产生热脆，降低钢的横向延展及韧性性能，故钢中的P含量应尽可能低。本专利技术中控制S < 0.005%。 Cr是具有钝化倾向的元素，Cr的重要作用是显著提高钢的耐腐蚀性能，但同时也降低钢的塑性和韧性。所以，本钢的Cr元素有利于淬透性的提高；Cr是缩小Y相区的元素，Cr含量过高将得到铁素体组织，导致强度降低，耐腐蚀性能变差，因此Cr含量不宜过高。本专利技术中控制Cr含量为5.0-5.30%。 Mo元素能使本钢的晶粒细化，提高了淬透性、热强性和机械性能，在高温时能保持足够的强度和抗蠕变的能力。抑制高温引起的热脆现象。优选Mo:2.0 %-2.1 %。 V元素不仅是钢的脱氧剂，在钢中，V元素达0.5%以上可明显细化组织晶粒，提高钢的强度和韧性，并与C形成的碳化物在高温下可提高钢的腐蚀能力(H腐蚀)优选V:0.50-0.60%。 Co作为稀土、作为微合金化的元素有意识的按适当量添加在本钢内。Co可以细化晶粒、改善晶界、改变碳化物特征(形状、大小、分布、数量和结构)、净化钢液。但Co元素属于贵金属，考虑本钢整体适应性，优选为Co:0.25-0.30%。 综合以上化学成分的精确合理配比，以达到本专利技术宗旨也就是最突出的优点在显著提高本钢的耐热性、韧性、抗热疲劳性能的同时也合理地提高了本钢的耐磨、耐热冲击、热导性、延展性和低线膨胀系数。 更为优选地， 一种高寿命热作模具钢，由以下重量百分比计的原料组成: C:0.38 ；Si:0.3 ；Mn:0.3 ；Cr:5.2 ；V:0.560 ；Mo:2.0 ；Co:0.3 ；S ^ 0.003 ； P ^ 0.009 ;余量为Fe和不可避免的杂质。 上述热作模具钢的制造方法，其步骤如下: I)在真空感应炉熔炼浇注成电极棒； 2)再电渣重熔成电渣锭； 3)钢锭加热锻造成锻坯； 4)锻坯退火处理得到模具钢； 其中，步骤2)钢锭锻造前，钢锭加热到1230~1250°C温度，保温15-17小时；步骤4)锻坯退火处理中，退火温度为870-890°C，保温6-8小时。 所述的锻坯退火之后炉冷至250°C然后出炉空冷至室温。 本专利技术模具钢的制备方法采用真空感应炉+电渣重熔+多向锻造+特殊退火处理获得。 本专利技术技术方案制备的热作模具钢，具有以下有益效果: I)本专利技术的模具钢具有优异的韧性、热导性、延展性、耐热冲击、抗热疲劳性能和低线膨胀系数，适用于耐热侵蚀、高精密要求的大型热压铸模具的制造； 2)具有可观的性价比，模具成本可降低30%以上；可替代高价格的进口热作模具钢；如一胜百的DIEVAR ;大同的DH31-ESR ;日立的DAC55等。 【专利附图】【附图说明】 图1为冲击韧性比较图； 图2为过冷奥氏体连续冷却转变曲线图；(CCT曲线) 图3为自约束热疲劳龟裂性能电镜对比图； 图4为本专利技术产品与H13钢1020°C淬火不同温度回火硬度对比图。 【具体实施方式】 下面结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的技术特点。 本专利技术的实施例1至实施例6的制作方法如下:1)在真空感应炉熔炼浇注成电极棒；2)再电渣重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高寿命热作模具钢，其特征在于：包括以下重量百分比计的原料：C：0.35‑0.40；Si：0.10‑0.40；Mn：0.30‑0.50；Cr：5.00‑5.50；V：0.50‑0.70；Mo：1.90‑2.30；Co：0.20‑0.40；S≤0.005；P≤0.015；余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱平，
申请(专利权)人：上海恺虹实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31