一种热作模具钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及热处理技术领域，公开了一种热作模具钢及其生产，包括：选取加工热作模具钢的原材料，并将所述原材料经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭；对所述钢锭进行均质化处理；将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造，得到坯料；对所述坯料进行真空渗碳热处理，对真空渗碳热处理后的坯料进行油淬，得到工件；对所述工件进行多级真空热处理，得到热作模具钢。本发明专利技术通过提供合适的高温渗碳工艺，多级真空热处理等手段，获得一种高表面硬度和高冲击韧性的热作模具钢。度和高冲击韧性的热作模具钢。度和高冲击韧性的热作模具钢。

【技术实现步骤摘要】
一种热作模具钢及其生产方法


[0001]本专利技术涉及热处理
，尤其涉及一种热作模具钢及其生产方法。

技术介绍

[0002]热作模具钢包括热锻模、热挤压模和热铸模三种。热作模具钢由于其本身碳含量较高，渗碳难以取得较好的效果，易产生不良组织，降低模具的使用寿命。H13(4Cr5MoSiV1)是目前国际上使用最为广泛的热作模具钢，应具有良好的高温热硬性和耐蚀性，可以用作热锻模、热挤压模和压铸模等。但是传统H13热作模具钢在使用过程中，存在模具寿命短、容易产生各种裂纹的问题。所以需要设计一种高表面硬度和高冲击韧性的热作模具钢的生产方法。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种热作模具钢及其生产方法，通过提供合适的高温渗碳工艺，多级真空热处理等手段，获得一种高表面硬度和高冲击韧性的热作模具钢。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种热作模具钢生产方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]选取加工热作模具钢的原材料，并将所述原材料经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭；
[0007]对所述钢锭进行均质化处理；
[0008]将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造，得到坯料；
[0009]对所述坯料进行真空渗碳热处理，对真空渗碳热处理后的坯料进行油淬，得到工件；
[0010]对所述工件进行多级真空热处理，得到热作模具钢。
[0011]具体地，所述原材料主要由以下组分按质量百分比组成：C：0.38～0.42，Mo：1.00～1.30，Cr：5.00～5.25，V：1.13～1.33，Mn：0.20～0.40，Si：1.10～1.25，余量为铁和不可避免的杂质元素，示例性地，杂质元素包括S、B、Cu、Sn。原材料按照上述成分经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭。
[0012]进一步地，对钢锭进行均质化处理，均质化处理的温度为1150～1200℃，保温时间≥12h，从而消除偏析，促进析出相回溶和枝晶消融，提高材料的热加工性能。
[0013]进一步地，对钢锭采用三墩三拔法进行锻造，将钢锭放入加热炉内，加热至1120～1150℃，保温时长3h；锻造时，每次镦粗变形量≥50％，拔长变形量≥60％，始锻温度1100～1180℃，终锻温度≥930℃。通过调整锻造温度和锻件变形量，控制晶粒尺寸。
[0014]进一步地，对坯料进行真空渗碳热处理，真空渗碳热处理的温度为1000～1050℃，时间为4.5～7h，脉冲数为10～15，扩渗比为1:19～1：22，乙炔压力为2500Pa，将渗碳后的坯料于840～860℃进行保温2h后油淬，使得工件有效渗碳层厚度可达1.5mm以上，渗层表面硬
度可达970HV以上，渗层表面为细小均匀弥散分布的碳化物，同时形貌也获得较好的控制。
[0015]进一步地，对工件进行多级真空热处理，采用三段加热真空油淬工艺，三段加热真空油淬的第一段温度为550～580℃，加热时间为10～15h，保温时间为1h；三段加热真空油淬的第二段温度为750～800℃，加热时间为15～18h，保温时间为1h；三段加热真空油淬的第三段温度为1030～1050℃，加热时间可根据加热炉性能做出调整，一般为炉子最快升温速率下升温时间；保温2.5～3h后，对工件进行进行真空油淬。工件完全奥氏体化后，通过长时间保温使元素充分扩散，提高工件的边部和芯部组织均匀性，提高芯部韧性的同时也可以使边部渗碳层过渡平滑，不至于发生硬度突变，从而提高工件的疲劳寿命。然后进行三次真空回火，温度为530～550℃，时间为2h。通过多级热处理可以使热作模具钢获得良好的强韧性匹配，芯部冲击功达到270J，表面硬度表面硬度为970HV以上。
[0016]本专利技术的技术效果和优点：
[0017]本专利技术通过调整锻造温度和锻件变形量，控制晶粒尺寸；通过对坯料进行真空渗碳热处理，控制渗碳温度为1000～1050℃，时间为4.5～7h，脉冲数为10～15，扩渗比为1:19～1：22，乙炔压力为2500Pa，并将渗碳后的坯料于840～860℃进行保温2h后油淬，使得工件有效渗碳层厚度可达1.5mm以上，渗层表面硬度可达970HV以上，渗层表面为细小均匀弥散分布的碳化物，同时形貌也获得较好的控制；通过进行三级热处理，控制工件晶粒度，调整工件组织；工件完全奥氏体化后，通过长时间保温使元素充分扩散，提高工件的边部和芯部组织均匀性，提高芯部韧性的同时也可以使边部渗碳层过渡平滑，不至于发生硬度突变，从而提高工件的疲劳寿命。本专利技术方法生产的热作模具钢，同时具备高表面硬度和高冲击韧性，满足使用要求。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种热作模具钢生产方法的流程图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]图1是本示例性实施例一种热作模具钢生产方法的流程图，如图1所示，本专利技术提供了一种热作模具钢生产方法，包括：
[0022]选取加工热作模具钢的原材料，并将所述原材料经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭；
[0023]对所述钢锭进行均质化处理；
[0024]将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造，得到坯料；
[0025]对所述坯料进行真空渗碳热处理，对真空渗碳热处理后的坯料进行油淬，得到工
件；
[0026]对所述工件进行多级真空热处理，得到热作模具钢。
[0027]本实施例所涉及的热作模具钢原材料主要由以下组分按质量百分比组成：C：0.38～0.42，Mo：1.00～1.30，Cr：5.00～5.25，V：1.13～1.33，Mn：0.20～0.40，Si：1.10～1.25，余量为铁和不可避免的杂质元素，示例性地，杂质元素包括S、B、Cu、Sn。
[0028]示例性地，C：0.40，Mo：1.24，Cr：5.15，V：1.21，Mn：0.25，Si：1.18，余量为铁和杂质元素，杂质元素包括S、B、Cu、Sn。原材料按照上述成分经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭。
[0029]示例性地，C：0.39，Mo：1.28，Cr：5.24，V：1.18，Mn：0.30，Si：1.20，余量为铁和杂质元素，杂质元素包括S、B、Cu、Sn。原材料按照上述成分经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭。
[0030]示例性地，C：0.41，Mo：1.30，Cr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热作模具钢生产方法，其特征在于，所述方法包括；选取加工热作模具钢的原材料，并将所述原材料经过电炉工艺、电渣重熔工艺生产成钢锭；对所述钢锭进行均质化处理；将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造，得到坯料；对所述坯料进行真空渗碳热处理，对真空渗碳热处理后的坯料进行油淬，得到工件；对所述工件进行多级真空热处理，得到热作模具钢。2.根据权利要求1所述的热作模具钢生产方法，其特征在于，所述原材料的组分及其质量百分比如下：C：0.38～0.42，Mo：1.00～1.30，Cr：5.00～5.25，V：1.13～1.33，Mn：0.20～0.40，Si：1.10～1.25，余量为铁和杂质元素。3.根据权利要求1所述的热作模具钢生产方法，其特征在于，所述均质化处理的温度为1150～1200℃，保温时间≥12h。4.根据权利要求1所述的热作模具钢生产方法，其特征在于，在所述将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造时，调整多道次锻造温度和变形量。5.根据权利要求4所述的热作模具钢生产方法，其特征在于，所述的将均质化处理后的钢锭采用三墩三拔法进行锻造包括：将均质化处理后的钢锭放入加热炉内，加热至1120～1150℃，保温时长3h；锻造时，每次镦粗变形量≥50％，拔长变形量≥60％，始锻温度1100～1180℃，终锻温度≥930℃。6.根据权利要求1所述的热作模具钢生产方法，其特征在于，在对所述坯料进行真空渗碳热处理中：控制渗碳温度为1000～105...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋琪，陈文雄，吴志伟，尹凤先，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：