一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法技术

本发明专利技术提供了一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法，涉及钢铁冶金技术领域，所述熔炼方法包括以下步骤：S1：在熔炼后期对H13热作模具钢先进行抽真空；S2：调整功率进行熔炼；S3：全熔后停止加热并通入保护气；S4：加入VN颗粒并调整功率，直至VN溶解完停止加热；S5：加入氮铬铁合金并调整功率，直至氮铬铁合金溶解完停止加热；S6：炉内浇铸成钢锭。本发明专利技术通过在熔炼后期加入VN颗粒及氮铬铁合金，使H13钢有更高的硬度、强度、冲击韧性及耐磨性。冲击韧性及耐磨性。冲击韧性及耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，尤其涉及一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法。

技术介绍

[0002]钒是工具钢中重要的元素之一，钒多是以碳化物、氮化物及二者形成的固溶或复合的碳氮化物的形式在基体和晶界上析出。V(C、N)析出相可以钉扎位错，对晶界迁移起到一定的作用，从而细化马氏体板条且板条束更短；并且碳氮化物析出相有效阻碍了变形过程中的位错滑移，从而提高强度，降低塑性和韧性，即V(C、N)在其中起到了沉淀强化和细化晶粒的作用。V很少作为单一元素加入钢中，一般都采用钒铁合金和钒氮合金加入钢中。文献1：昆明理工大学博士论文(VN合金在高速钢中的应用研究[D].2005.)中徐权博士研究表明，钒氮合金钢比钒铁合金钢强韧性要低，但红硬性更高，磨损更小。钒氮合金钢在淬火和回火后主要剩下VC、V(C、N)型碳氮化物，在退火、淬火、回火状态下均有其存在，这表明含氮的碳化物具有较高的稳定性，这对改善钢的耐磨性能有很好的作用。N可以促进V在钢中的作用，N含量的变化对钒氮合金在钢中的作用有所影响。文献2：材料科学与工程A(Effect of increased N content on microstructure and tensile properties of low
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C V
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microalloyed steels[J].2016,651.)中Zhang等人研究了N元素对低碳钒型钢性能的影响，发现在低碳钒型微合金钢中，随着N含量的增加有效晶粒尺寸增加，使位错密度减少，并且还促进细颗粒的沉淀。N含量增加使M/A成分增加，从而改善微结构的整体应变应力能力，并最终导致拉伸强度提高及屈服强度比降低。在常用的耐磨钢中添加少量的V，对材料的硬度、抗拉强度、冲击功、磨损性能等都有一定的影响。文献3：特钢技术(钒在钢中的合金化作用及应用[J].2015,21(1):1
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5.)谢元林研究表明，钒在高速工具钢中能阻止晶粒长大，提高钢的红硬性和切削能力，增大耐磨性，最终起到延长高速工具使用寿命的作用。
[0003]因此，有必要研究一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢及其熔炼方法，所述熔炼方法通过在熔炼后期加入VN颗粒及氮铬铁合金，使H13钢有更高的硬度、强度、冲击韧性及耐磨性。
[0005]一方面，本专利技术提供一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢的熔炼方法，所述熔炼方法包括以下步骤：
[0006]S1：在熔炼后期对H13热作模具钢先进行抽真空；
[0007]S2：调整功率进行熔炼；
[0008]S3：全熔后停止加热并通入保护气；
[0009]S4：加入VN颗粒并调整功率，直至VN溶解完停止加热；
[0010]S5：加入氮铬铁合金并调整功率，直至氮铬铁合金溶解完停止加热；
[0011]S6：炉内浇铸成钢锭。
[0012]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1具体为：以15
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25KW的功率抽真空5min。
[0013]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2具体为：将功率调到35
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60KW进行熔炼。
[0014]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3具体为：加入用铝箔包裹的VN颗粒并将功率调至15
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25KW，直至VN溶解完停止加热。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中VN颗粒加入量占H13热作模具钢的质量比为0.1％
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0.5％，加入尺寸为1
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10mm。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述VN颗粒中V含量为50
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80％，收得率为40
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90％；N含量为10
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18％，收得率为20
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70％。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S5中氮铬铁合金加入量占H13热作模具钢的质量比为0.2％
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3％。
[0018]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中保护气为Ar，Ar气气压为0.03
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2Mpa，真空度为0.6
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1.5Pa。
[0019]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述熔炼后期为：出炉前5
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15min。
[0020]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢，所述H13钢为(0.30％～0.40％)C；(0.80％～1.20％)Si、(1.10％～1.80％)Mo、(5.00％～5.50％)Cr、(0.80％～1.20％)V、(0％～0.05％)N。
[0021]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0022]1、H13钢基体具有更好的强韧性和耐磨性，加入VN颗粒及氮铬铁合金在于凝固过程中碳氮化钒析出温度更高，析出量更大，可以有效细化马氏体板条，从而获取强度更高的基体。
[0023]2、在获取大量细小的碳氮化钒以外，还可以成为M23C6相的有效形核位点，以此来细化该相且有效阻止晶界迁移，有效的细化了马氏体钢中两类主要强化相，通常情况下，这是其他元素难以达到的目的。
[0024]3、工艺简单，成分容易调整，只需在冶炼时，注意通保护气，防止N元素大量烧损。
[0025]4、本专利技术在H13钢获取更高冲击韧性和强度的同时，提高其耐磨性。
[0026]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]图1为本专利技术一个实施例提供的添加0.1
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0.5％VN颗粒及0.2％
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3％氮铬铁合金的H13钢的金相图；
[0029]图2为本专利技术一个实施例提供的添加0.1
‑
0.5％VN颗粒及0.2％
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3％氮铬铁合金的
EBSD图；
[0030]图3为本专利技术一个实施例提供的添加0.1
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0.5％VN颗粒及0.2％
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3％氮铬铁合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高强韧性和耐磨性的H13钢的熔炼方法，其特征在于，所述熔炼方法包括以下步骤：S1：在熔炼后期对H13热作模具钢先进行抽真空；S2：调整功率进行熔炼；S3：全熔后停止加热并通入保护气；S4：加入VN颗粒并调整功率，直至VN溶解完停止加热；S5：加入氮铬铁合金并调整功率，直至氮铬铁合金溶解完停止加热；S6：炉内浇铸成钢锭。2.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述S1具体为：以15
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25KW的功率抽真空5min。3.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述S2具体为：将功率调到35
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60KW进行熔炼。4.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述S3具体为：加入用铝箔包裹的VN颗粒并将功率调至15
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25KW，直至VN溶解完停止加热。5.根据权利要求4所述的熔炼方法，其特征在于，所述S4中VN颗粒加入量占H13热作模具钢的质量比为0.1％
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0.5％，加入尺寸为1
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10mm。6.根据权利要求4所述的熔炼方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙烨，郭汉杰，郭靖，常智，吴刘柱，黄振宇，杨文晟，李少英，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：