一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法，主要步骤如下：S1、电极坯冶炼；S2、电渣冶炼；S3、高温均质化；S4、多向锻造；S5、锻后热处理，第一步：多向锻造完成后的工件水冷至锻件表面温度为450～500℃，而后装入炉温为400～450℃的退火炉，保温2～8h，升温至640～660℃保温5

【技术实现步骤摘要】
一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种模具钢及其制备方法，特别是一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法。

技术介绍

[0002]模具工业水平是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，也是一个国家的工业产品保持国际竞争力的重要保证之一。
[0003]我们塑胶模具钢的发展呈现但国产和进口产品的价格波动陷入了两极分化的状态。一方面国产低端塑胶模具材料陷入了恶性价格战，在原材料价格上涨的大环境下该产品价格对企业的销售造成巨大的经济压力，企业普遍经营困难；另一方面中高端产品却严重依赖进口，以德国葛利兹1.2738、瑞典一胜百718HH和日本大同特殊钢NAK80、P20等进口产品为例，瑞典Uddeholm公司420Mod系不锈钢STAVAX、MIRRAX、RAMAX、POLMAX等，其价格分别为国内同类产品的2到7倍，利润丰厚。一方面低端产品因市场准入门槛较低，产品价格受介入厂商增加的影响陷入了恶性竞争，致使企业盈利持续走低，另一方面部分高端高利润模具钢产品技术门槛高、企业品牌知名度低，在国内无法实现批量生产和销售，导致进口产品大量占有国内高端模具市场的现象。
[0004]本专利技术基于20Cr13不锈钢(GB/T 1220
‑
2007)成分基础上，微调C、Si、Mn元素，增加Ni、Mo、V微合金化元素，同时大幅降低P、S有害元素及残余气体[H]、[O]。生产出来的模具钢具有良好的抛光性能、良好的耐腐蚀性能、良好的淬透性、良好的韧性和延展性。可以广泛应用于电子零件、餐刀具、器皿、照相机、太阳眼镜、化学仪器及其它高光洁度塑料制品。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法，以20Cr13不锈钢(GB/T 1220
‑
2007)成分基础上，微调C、Si、Mn元素，增加Ni、Mo、V微合金化元素，同时大幅降低P、S有害元素及残余气体[H]、[O]的理念进行成分的设计。
[0006]为达到上述专利技术的目的，一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法，主要步骤如下：
[0007]S1、电极坯冶炼：
[0008]按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，其中，重质料≥30％，中轻质料≤70％，配碳量≥0.70％，且少锈少油污，高纯净废钢而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；
[0009]其中，塑胶模具钢的组分含量为按质量分数，C 0.18～0.28％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.40～0.80％，Cr 12.0～14.0％，Mo 0.20～0.60％，V 0.20～0.60％，Ni 0.30～0.80％，P≤0.010％，S≤0.002％，其余为Fe；
[0010]S2、电渣冶炼：
[0011]采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣
重熔，而后得到电渣锭；
[0012]S3、高温均质化：
[0013]将所述电渣锭在1230～1270℃下进行高温扩散，保温时间20～40h；
[0014]S4、多向锻造：
[0015]对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1150～1200℃，终锻温度≥800℃；
[0016]S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，
[0017]第一步：多向锻造完成后的工件水冷至锻件表面温度为450～500℃，而后装入炉温为400～450℃的退火炉，保温2～8h，升温至640～660℃保温5
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10h，升温至980～1020℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车风雾冷至250～350℃；
[0018]第二步：将冷却后的工件再次装入280～320℃退火炉内保温5～10h，升温至840～880℃后保温2D～3D h，然后将工件随炉冷却至720～760℃，保温时间为5D～7D h，然后随炉冷却至250～300℃以下出炉空冷，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm；
[0019]S6预硬处理；
[0020]将步骤S5处理后的工件进行预硬处理。
[0021]具体地，在步骤S1中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：
[0022]A1电炉冶炼：
[0023]熔化期氧气压力控制0.4～0.5MPa，T≥1560℃，取样分析，根据钢种要求并配Ni和Mo至下限；氧化期氧气压力控制0.6～0.8Mpa，吹氧氧化脱碳去鳞；拉渣条件：T≥1650℃、P≤0.001％；加稀薄渣料CaO300kg、CaF280kg推渣化匀；开出炉体加FeCr，要求氧压≥0.8MPa；预还原：加入Fe
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Si粉3～5kg/吨钢，至渣转色变稀；测钢水温度≥1630℃，拉渣结束；加入Al丝0.5kg/t，补加稀薄渣料CaO 500kg CaF
2 100kg，推渣均匀加C
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Si粉和Al粉各3～5kg/吨还原造白渣；成份：按工艺要求调整C、Mn、Cr、Mo、Ni含量；出钢：钢水≥1620℃，渣况良好，合金加入时间≥8分钟，钢包中加Al 1kg/t，CaSi块1Kg/吨；
[0024]通过吹氧脱碳来促进钢渣反应、促进脱磷、促进泡沫渣形成。得到P、残余气体H、N、夹杂物低的钢液。随着氧化性的夹杂物进入钢中，钢中的氧水平不断提升，还原性在减弱。通过扒除旧渣更换新渣，重新打破平衡，进一步提高降低钢中氧、硫和夹杂物含量的能力。达到洁净钢水的目的。
[0025]A2钢包精炼炉精炼：
[0026]电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO 500kg CaF
2 80kg C
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Si粉3～5kg，还原调整好渣系，总体渣量按出钢量的5％控制；测钢水温度≥1570℃，渣白，取样分析；调整成份：按内控要求，合金化时间≥8分钟；钢水温度1600～1620℃白渣状态下吊出钢包到拉渣平台，扒掉炉渣全部换新渣，进行二次钢包精炼炉精炼，钢水温度≥1650℃，白渣时间≥20分钟，加入火砖块2～3kg/吨调整好炉渣流动性，加入AL丝，不加入Ca丝；
[0027]1)精炼渣的基础渣一般多选CaO
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SiO2
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Al2O3系三元相图的低熔点位置的渣系。基
础渣最重要的作用是控制渣的碱度，而渣的碱度对精炼过程的脱氧脱硫均有较大影响。碱度提高可使钢中平衡氧降低。精炼渣可以利用白渣(不加脱氧剂)精炼，达到降低钢中氧、硫和夹杂物含量的目的。
[0028]2)渣中(FeO+MnO)含量低，渣的还原性越强，此时颜色呈白色
[0029]3)硫的分配比与精炼渣中(FeO+MnO)成反比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：S1、电极坯冶炼：按照塑胶模具钢的组分含量进行废钢和合金料的配料，其中，重质料≥30％，中轻质料≤70％，配碳量≥0.70％，且少锈少油污，高纯净废钢而后采用电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼进行冶炼，而后采用模铸的方式进行铸造，得到模铸电极坯；其中，塑胶模具钢的组分含量为按质量分数，C 0.18～0.28％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.40～0.80％，Cr 12.0～14.0％，Mo 0.20～0.60％，V 0.20～0.60％，Ni 0.30～0.80％，P≤0.010％，S≤0.002％，残余气体[H]≤1.0ppm，[O]≤10ppm，其余为Fe；S2、电渣冶炼：采用保护气氛电渣炉，将步骤S1中制备的所述模铸电极坯在氩气保护下进行电渣重熔，而后得到电渣锭；S3、高温均质化：将所述电渣锭在1230～1270℃下进行高温扩散，保温时间20～40h；S4、多向锻造：对高温均质化处理后的电渣锭进行X、Y、Z三个方向的镦粗、拔长，最终沿Z向拔长至成品，其中X、Y为相互垂直的两个直径方向，Z为原始电渣锭轴向，开锻温度1150～1200℃，终锻温度≥800℃；S5、锻后热处理：所述锻后热处理分为两个步骤，第一步：多向锻造完成后的工件水冷至锻件表面温度为450～500℃，而后装入炉温为400～450℃的退火炉，保温2～8h，升温至640～660℃保温5
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10h，升温至980～1020℃，保温时间为2D h，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm，保温结束后吊下台车风雾冷至250～350℃；第二步：将冷却后的工件再次装入280～320℃退火炉内保温5～10h，升温至840～880℃后保温2D～3D h，然后将工件随炉冷却至720～760℃，保温时间为5D～7D h，然后随炉冷却至250～300℃以下出炉空冷，D为炉内工件的最大厚度，其单位为dm；S6预硬处理；将步骤S5处理后的工件进行预硬处理。2.据权利要求1所述的一种预硬型高韧性高抛光性不锈模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，电弧炉冶炼+钢包精炼炉精炼+真空精炼炉精炼的具体步骤为：A1电炉冶炼：熔化期氧气压力控制0.4～0.5MPa，T≥1560℃，取样分析，根据钢种要求并配Ni和Mo至下限；氧化期氧气压力控制0.6～0.8Mpa，吹氧氧化脱碳去鳞；拉渣条件：T≥1650℃、P≤0.001％；加稀薄渣料CaO300kg、CaF280kg推渣化匀；开出炉体加FeCr，要求氧压≥0.8MPa；预还原：加入Fe
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Si粉3～5kg/吨钢，至渣转色变稀；测钢水温度≥1630℃，开始进行全扒渣。扒渣结束后加入Al丝0.5kg/t，补加稀薄渣料CaO 500kg CaF
2 100kg，推渣均匀加C

【专利技术属性】
技术研发人员：苏旭廷，偶正伟，朱伟峰，关海龙，丁海峰，蒋海清，
申请(专利权)人：江苏宏晟模具钢材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：