一种热作模具钢SD400及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体公开了一种热作模具钢SD400及其制备方法。其中，按照重量百分比计，包括如下成分：C：0.35％

【技术实现步骤摘要】
一种热作模具钢SD400及其制备方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，具体公开了一种热作模具钢SD400及其制备方法。

技术介绍

[0002]国内压铸模具钢的发展相比国外起步较晚，近些年来，随着科学技术水平的不断进步，并且随着引进国外先进生产工艺设备，以及对模具钢合金体系和热处理进一步的探索，产品的质量有巨大提升，稳定性也逐渐提高。
[0003]目前国内主流的压铸热作模具钢有以下三类：4Cr5MoSiV1(H13)类、4Cr5Mo2V(DIEVAR)类、4Cr5Mo3V(1.2367)类。4Cr5MoSiV1(H13)类和4Cr5Mo2V(DIEVAR)类的理想工作温度都不高于600℃，当工作温度高于600℃时，材料的热稳定性都会显著下降，导致材料发生软化，局部硬度降低，严重缩短模具使用寿命。
[0004]汽车行业对于大截面、高淬透性、高强韧性压铸模具钢的需求越来越迫切，但是目前市面上的大部分压铸模具钢淬透性有限。当模块截面尺寸超过400mm时，心部很难保证淬透；此外，带状偏析和显微组织是大模块模具钢的另外一个重要指标，单纯靠高温扩散和超细化处理很难达到理想的状态。因此，研发一种具有优良的淬透性、带状组织和显微组织的模具钢对于钢种发展和应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中，大模块模具钢淬透性差，带状组织和显微组织较差、横向无缺口冲击性能差等问题，本专利技术提供了一种热作模具钢SD400及其制备方法，该模具钢兼具较高的横向无缺口冲击性能和硬度，并具有优良的带状偏析组织和极佳的晶粒度，具有极高的应用价值。
[0006]为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种热作模具钢SD400，按照重量百分比计，包括如下成分：C：0.35％
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0.40％，Si：0.20％
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0.50％，Mn：0.30％
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0.80％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr：4.80％
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5.40％，Mo：1.80％
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2.40％，V：0.60％
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1.00％，Ni：0.30％
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0.60％，Co：0.30％
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0.60％，其余为铁和不可避免的杂质。
[0008]相对于现有技术，本专利技术提供了一种热作模具钢SD400，本专利技术提供的模具钢通过添加一定含量的Ni元素，提高了模具钢的淬透性，以此来保证淬回火后的材料硬度的均匀性，而且，本专利技术提供的模具钢还添加了一定含量的Co元素，可抑制二次碳化物的粗大能细化晶粒，且可以降低钢的过热倾向，提高模具钢的高温态使用寿命。
[0009]本专利技术第二方面提供了所述的热作模具钢SD400的制备方法，至少包括如下步骤：
[0010]步骤一、将自耗锭经高温煅烧、镦拔锻造和余热淬火后得余热淬火态锻件；
[0011]步骤二、将所述余热淬火态锻件升温至1000℃
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1050℃，保温4h
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6h，再经水冷和空冷交替冷却至150℃
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300℃，得超细化态锻件；
[0012]步骤三、将所述超细化态锻件升温至840℃
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880℃，保温15h
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20h，然后随炉冷却至
720℃
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760℃，保温25h
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30h后，冷却至300℃以下，得热作模具钢SD400。
[0013]相对于现有技术，本专利技术提供的热作模具钢SD400的制备通过自耗重熔降低非金属夹杂物水平，改善一次碳化物偏析，再通过高温扩散工艺可以显著减轻成分偏析程度，使自耗锭组织趋于均匀，利于得到优良的带状偏析组织模具钢。其中，经过上述高温扩散处理后的自耗锭再进行2
‑
3次镦拔锻造，可以有效修复上述高温扩散过程结束后锻件中可能出现的内部缺陷，进一步提高锻件的组织均匀性，而通过镦拔锻造后得到的锻造成品再依次进行特定的余热淬火、高温回火、超细化处理和等温球化退火处理的热处理工序，可以得到兼具较高的横向无缺口冲击性能和硬度以及优良的带状偏析组织和极佳的晶粒度的优质模具钢SD400。并且通过控制所述余热淬火终点坯料的温度范围，可以避免淬火过程中产生淬火裂纹，同时避免缓慢降温过程中碳化物的粗大现象。通过上述特定的超细化处理升温速率和处理温度，可以使模具钢内部出现的马氏体+贝氏体+珠光体的混合组织重新回溶，冷却后可以获得单一组织，并避免混晶的出现，得到均匀细小的马氏体组织，改善SD400模具钢的淬透性和淬硬性，也利于弥散和细小的碳化物在后续的热处理过程中再析出，有效改善模具钢的抗热疲劳性和回火稳定性。经过所述超细化处理后的模具钢再经过后续特定的升温速率升温至860℃
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880℃和720℃
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760℃进行等温球化退火处理，可以有效避免碳化物颗粒的聚集长大，获得兼具较高的横向无缺口冲击性能和硬度，并具有优良的带状偏析组织和极佳的晶粒度的优质模具钢SD400。
[0014]优选的，步骤一中，所述自耗锭的制备方法，包括如下步骤：
[0015]步骤a、将原料组分经电炉冶炼、LF精炼和VD真空脱气冶炼后，得φ430mm的电极坯；
[0016]步骤b、将所述电极坯电渣重熔，得φ590mm的电渣锭；
[0017]步骤c、将所述电渣锭自耗重熔，得φ660mm的自耗锭。
[0018]优选的，步骤a中，所述电炉冶炼的温度为1690℃
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1710℃，冶炼时间为1h
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1.5h。
[0019]优选的，步骤a中，所述LF精炼的温度为1580℃
‑
1620℃，精炼时间为1.5h
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2h。
[0020]优选的，步骤a中，所述VD真空脱气冶炼的真空度为30Pa
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40Pa，冶炼时间为15min
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20min，冶炼出炉温度为1560℃
‑
1580℃。
[0021]优选的，步骤b中，所述电渣重熔为惰性氛围下，恒熔速电渣重熔，熔速为6.5kg/min
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7.5kg/min。
[0022]优选的，步骤c中，所述自耗重熔为真空条件下，恒熔速自耗重熔，真空度为0.5pa
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0.7Pa，熔速为5.5kg/min
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6.5kg/min。
[0023]优选的，步骤一中，所述高温煅烧的具体操作为：将所述自耗锭装入高温扩散炉，以80℃/h
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100℃/h的升温速率升温至1230℃
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1270℃保温40h
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45h，然后冷却至1180℃
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1200℃，保温2h
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4h后出炉锻造，到高温扩散态自耗锭。
[0024]优选的，步骤一中，所述镦拔锻造的镦粗比为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热作模具钢SD400，其特征在于：按照重量百分比计，包括如下成分：C：0.35％
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0.40％，Si：0.20％
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0.50％，Mn：0.30％
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0.80％，P≤0.015％，S≤0.005％，Cr：4.80％
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5.40％，Mo：1.80％
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2.40％，V：0.60％
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1.00％，Ni：0.30％
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0.60％，Co：0.30％
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0.60％，其余为铁和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的热作模具钢SD400的制备方法，其特征在于：至少包括如下步骤：步骤一、将自耗锭经高温煅烧、镦拔锻造和余热淬火后得余热淬火态锻件；步骤二、将所述余热淬火态锻件升温至1000℃
‑
1050℃，保温4h
‑
6h，再经水冷和空冷交替冷却至150℃
‑
300℃，得超细化态锻件；步骤三、将所述超细化态锻件升温至840℃
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880℃，保温15h
‑
20h，然后随炉冷却至720℃
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760℃，保温25h
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30h后，冷却至300℃以下，得热作模具钢SD400。3.如权利要求2所述的热作模具钢SD400的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述自耗锭的制备方法包括如下步骤：步骤a、将原料组分经电炉冶炼、LF精炼和VD真空脱气冶炼后，得φ430mm的电极坯；步骤b、将所述电极坯电渣重熔，得φ590mm的电渣锭；步骤c、将所述电渣锭自耗重熔，得φ660mm的自耗锭。4.如权利要求3所述的热作模具钢SD400的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述电炉冶炼的温度为1690℃
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1710℃，冶炼时间为1h
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1.5h；和/或步骤a中，所述LF精炼的温度为1580℃
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1620℃，精炼时间为1.5h
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2h；和/或步骤a中，所述VD真空脱气冶炼的真空度为30Pa
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40Pa，冶炼时间为15min
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20min，冶炼出炉温度为1560℃
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【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆元，栾吉哲，叶强，李青，史咏鑫，孙海涛，王凯，冯文静，韦鑫，曹路明，
申请(专利权)人：中航上大高温合金材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：