一种热作模具钢及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及合金钢制造工艺技术领域，公开了一种热作模具钢及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将废旧模具钢进行前处理，得到废旧模具钢I，获得废旧模具钢I中碳元素、硅元素和锰元素的质量百分含量P

【技术实现步骤摘要】
一种热作模具钢及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及合金钢制造工艺
，具体涉及一种热作模具钢及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]压铸模具是一种在专用的压铸机上完成压铸工艺的工具，用于铸造金属零部件，可应用于汽车、电机、电器等行业。尤其在汽车行业，压铸零件使用的范围很广，特别是轻量化新能源结构件。汽车压铸模具中，铝合金压铸模是目前应用较为广泛的模具。
[0003]由于生产周期长、制造精度高，故投资大、造价高，因此希望铝压模具能够具有较长的使用寿命，但由于材料、机械加工、使用等一系列因素的影响，实际生产中常常出现模具过早失效的现象。
[0004]模具损坏一般会导致出现产品品质下降，生产效率降低，生产成本增加等一系列问题。有的工厂为延长模具使用寿命，会采取激光熔覆等技术对模具进行恢复，但由于受到自身特点的制约，该技术还存在一些诸如覆层容易出现裂纹、熔覆质量稳定性难以保证等问题，其理论、工艺和设备还有待进一步深入研究。
[0005]为不耽误生产，模具使用厂家多会采用报废重购的方式。然而，不同模具钢的费用差异很大，以热作模具用H13和DIEVAR钢的对比为例：目前国内应用最广泛的热作模具钢为H13钢，目前市场国产钢价约为30
‑
40元/公斤，某公司的DIEVAR钢相比H13，增加了Mo含量，减少了C、Si含量，具有很好的抗热疲劳龟裂、热冲击开裂、热磨损等性能，是较H13钢更合适的超高强热成形汽车钢用模具钢，目前市场价约为100
‑
150元/公斤。
[0006]如此价格差异，模具一旦报废，对于大批量使用国外进口大中型模具的厂商而言，带来的成本问题非常大，一方面购买一批新的模具钢需要上百万费用，且购买周期长，另一方面，报废的模具只能作为废铁以不足5元/公斤的价格出售，经济损失巨大。
[0007]从经济性的角度考虑解决该问题，一些大型汽车生产厂商尝试对其报废模具的DIEVAR钢模芯开展二次利用，即将其熔化为钢水并浇铸模型以制得新模具。
[0008]然而，这种方法只能获得在成分上接近DIEVAR钢的产品，其性能由于组织结构粗大、合金元素偏析显著，以及夹杂物控制水平低等原因，在抗热裂纹及抗整体开裂能力上，无法达到原DIEVAR高级热作模具钢的优异水平。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了解决现有技术中利用报废的模具钢制备新模具钢的方法存在组织结构粗大、合金元素偏析显著、夹杂物控制水平低且抗开裂能力差的问题。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种利用废旧模具钢制备热作模具钢的方法，该方法包括：
[0011](1)将废旧模具钢进行前处理，得到废旧模具钢I，获得所述废旧模具钢I中碳元素、硅元素和锰元素的质量百分含量P
C
、P
Si
和P
Mn
；所述废旧模具钢为DIEVAR废旧模具钢；
[0012](2)将所述废旧模具钢I、碳源、硅源和锰源进行真空感应熔炼，得到铸锭I，并将所述铸锭I进行真空电渣重熔，得到铸锭II；
[0013](3)采用电极感应熔炼气雾化法将所述铸锭II进行熔炼I，得到颗粒平均粒径为50
‑
150μm的粉料，将所述粉料进行热等静压处理；
[0014]其中，在步骤(2)中，所述废旧模具钢I、以碳元素计的所述碳源、以硅元素计的所述硅源和以锰元素计的所述锰源的用量质量比为1：(0.05
‑
0.1)P
C
：(0.25
‑
0.35)P
Si
：(0.15
‑
0.25)P
Mn
；
[0015]在步骤(3)中，所述熔炼I的条件至少包括：真空度不大于0.1Pa，压升率为5
‑
10Pa/h，电极感应熔炼功率为20
‑
30kw，雾化压力为6
‑
10MPa。
[0016]本专利技术第二方面提供由第一方面所述的方法制备得到的热作模具钢。
[0017]本专利技术第三方面提供第二方面所述的热作模具钢在机械制造、无线电仪表、电极、电器中的应用。
[0018]本专利技术提供的方法不但能够有效回收利用DIEVAR模具钢，既提高了模具使用企业的供货效率，又充分利用了废旧材料，还能降低材料购买成本。
[0019]采用本专利技术方法制备得到的热作模具钢还具有夹杂物含量极低、成分等同原牌号钢、材料组织均匀的特点；特别地，采用本专利技术方法制备得到的热作模具钢还具有优异的韧性和硬度。
附图说明
[0020]图1是本专利技术中实施例1制备得到的热作模具钢的金相扫描电子显微镜图。
具体实施方式
[0021]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0022]本专利技术中，未作相反说明的情况下，所述“颗粒平均粒径”是指将粉料作为圆球来处理，是将粉料中全部颗粒的直径相加，然后除以颗粒的总数，即粉料的颗粒平均粒径。
[0023]本专利技术中，未作相反说明的情况下，所述“压升率”是指在所述第三熔炼过程中，真空室体不抽真空时单位时间内压强升高的差值。
[0024]需要说明的是，本专利技术中，所述“1：(0.05
‑
0.1)P
C
：(0.25
‑
0.35)P
Si
：(0.15
‑
0.25)P
Mn”是指1与(0.05
‑
0.1)和P
C
的乘积、(0.25
‑
0.35)和P
Si
的乘积、(0.15
‑
0.25)和P
Mn
的乘积的比值；以下“1：(0.05
‑
0.08)P
C
：(0.25
‑
0.35)P
Si
：(0.15
‑
0.20)P
Mn”具有相同的定义，本专利技术在此不再一一赘述。
[0025]本专利技术中，未作相反说明的情况下，所述室温或所述常温均表示25
±
2℃。
[0026]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种利用废旧模具钢制备热作模具钢的方法，该方法包括：
[0027](1)将废旧模具钢进行前处理，得到废旧模具钢I，获得所述废旧模具钢I中碳元素、硅元素和锰元素的质量百分含量P
C
、P
Si
和P
Mn
；所述废旧模具钢为DIEVAR废旧模具钢；
[0028](2)将所述废旧模具钢I、碳源、硅源和锰源进行真空感应熔炼，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废旧模具钢制备热作模具钢的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将废旧模具钢进行前处理，得到废旧模具钢I，测试所述废旧模具钢I中碳元素、硅元素和锰元素的质量百分含量分别记为P
C
、P
Si
和P
Mn
；所述废旧模具钢为DIEVAR废旧模具钢；(2)将所述废旧模具钢I、碳源、硅源和锰源进行真空感应熔炼，得到铸锭I，并将所述铸锭I进行真空电渣重熔，得到铸锭II；(3)采用电极感应熔炼气雾化法将所述铸锭II进行熔炼I，得到颗粒平均粒径为50
‑
150μm的粉料，将所述粉料进行热等静压处理；其中，在步骤(2)中，所述废旧模具钢I、以碳元素计的所述碳源、以硅元素计的所述硅源和以锰元素计的所述锰源的用量质量比为1：(0.05
‑
0.1)P
C
：(0.25
‑
0.35)P
Si
：(0.15
‑
0.25)P
Mn
；在步骤(3)中，所述熔炼I的条件至少包括：真空度不大于0.1Pa，压升率为5
‑
10Pa/h，电极感应熔炼功率为20
‑
30kw，雾化压力为6
‑
10MPa。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述废旧模具钢I、以碳元素计的所述碳源、以硅元素计的所述硅源和以锰元素计的所述锰源的用量质量比为1：(0.05
‑
0.08)P
C
：(0.25
‑
0.35)P
Si
：(0.15
‑
0.20)P
Mn
。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述DIEVAR废旧模具钢中含有0.37
‑
0.45wt％的C，0.3
‑
0.6wt％的Si，0.3
‑
0.85wt％的Mn，0
‑
0.033wt％的P，0
‑
0.0005wt％的S，4.8
‑
5.1wt％的Cr，0

【专利技术属性】
技术研发人员：李明菲，于军，郝国建，
申请(专利权)人：江苏中钻新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：