【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模具钢制造，具体涉及一种低碳含钴模具钢、钢棒及制备方法。
技术介绍
1、随着目前工业化的快速发展，对金属材料的要求也越来越高，尤其是在一些特殊的环境中，如光伏发电、汽车等领域用模具，常涉及到需要高耐磨性、高韧性、良好的高温综合性能以及高的使用寿命的金属材料，特别是芯部热强性，目前的钢材，尚不能充分满足模具的使用要求。
2、作为模具本体的母材，模具材料(模具钢，黑色金属钢材)是确保模具使用性能和品质的基本关键因素，但是模具钢存在一些问题和不足，主要表现为质量稳定性不足。
3、挤压作为有色金属部件成型的最主要生产工艺，具有批量生产高效可靠、产品机械性能好等优点，因此被广泛应用于汽车、能源、通信等零部件的生产。
4、近20年伴随着上述需求行业的迅猛发展，挤压模具工业的发展也一直比较强劲，然而模具寿命普遍不长、质量总体不稳定、早期开裂等早期失效时有发生，挤压件表面质量欠佳等问题也由来已久，上述问题的产生与市场最常用挤压模具钢的性能相对不足有很大关系。
5、作为一种通用材料，4cr5mosiv1或h13具备较好的高温强度、韧性、耐磨性和热处理性能，材料综合平衡性能良好、成本较低，因而成为热锻及热挤压等热作模具采用的主要钢种。但因其材料自身特点，在一些特定使用条件下，使得材料在高温强度、韧性、延展性等方面的性能均存在不足，从而导致挤压模具抗裂纹、抗热磨损性等服役性能总体欠佳，模具最终寿命偏短且不稳定，已越来越不能满足挤压模具尤其是结构复杂、高表面质量、长寿命要求的各类高性能挤压模
6、因此需要对现有常用的挤压模具钢进行创新性发展和应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种低碳含钴模具钢、钢棒及制备方法。主要通过化学成分的优化设计以及冶炼与锻造工艺的过程控制使模具钢原料具有良好的综合性能。
2、本专利技术具体通过以下技术方案实现：
3、第一方面，一种低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：
4、c:0.17-0.23％，si:0.15-0.35％，mn:0.40-0.60％，s:≤0.020％，p:≤0.030％，cr:9.00-10.00％，mo:1.80-2.20％，w:5.00-6.00％，co:9.50-10.50％，v:≤0.30％，余量为铁。
5、进一步地，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：c:0.17-0.20％，si:0.20-0.35％，mn:0.45-0.60％，s:≤0.002％，p:≤0.010％，cr:9.00-9.60％，mo:1.85-2.10％，w:5.00-5.50％，co:9.50-9.80％，v:≤0.20％，余量为铁；优选地，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：c:0.18％，si:0.30％，mn:0.55％，s:≤0.0010％，p:≤0.005％，cr:9.50％，mo:2.00％，w:5.30％，co:9.70％，v:≤0.10％，余量为铁。
6、第二方面，前述模具钢的制备方法，所述制备方法包括依次设置的真空感应熔炼、电渣重熔和结晶、以及退火的工艺步骤。
7、进一步地，所述真空感应熔炼包括依次进行的熔化处理、精炼处理、调样处理和浇铸成型；
8、和/或，所述电渣重熔过程中，所用渣料，按质量百分比计，包括：caf2：al2o3：cao＝75％：15％：10％；
9、和/或，所述重熔的速度为3.48kg/h～3.8kg/h；
10、和/或，所述重熔的电流为7700a-8700a，优选8500a，电压38v-42v，优选40v；
11、和/或，在所述结晶的后期，将1-10wt％的电极棒用于填补结晶后形成的钢锭上部的缩孔，优选1-8wt％，其中，所述电极棒为真空感应熔炼得到的熔炼钢锭。
12、更进一步地，所述熔化处理的出钢温度为1550～1570℃。
13、第三方面，一种钢棒，所述钢棒通过前述模具钢制备获得。
14、第四方面，前述钢棒的制备方法，所述钢棒通过均热、镦拔、径锻和退火处理所述模具钢获得。
15、进一步地，所述均热包括：先进行第一段升温，升温至800-900℃，保温2-4h；然后再进行第二段升温，升温至1180-1200℃，保温6-8h；最后再降温至1150-1170℃，保温2-3h，完成均热。
16、更进一步地，所述第一段升温的加热速度小于70℃/h；和/或，所述第二段升温的加热速度小于100℃/h；和/或，所述降温的速度小于30℃/h。
17、进一步地，所述镦拔时，镦粗高度至原高度的2/3后进行拔长；
18、和/或，所述镦拔的条件包括：开锻温度≥1000℃，终锻温度为≥900℃，镦拔的时间为5-20min；优选地，所述镦拔的条件包括：开锻温度1050-1100℃，终锻温度为900-950℃，镦拔的时间为5-15min；
19、和/或，所述镦拔的次数为1次，优选地，在45mn压机上进行一镦一拔；
20、和/或，所述镦拔时，镦拔结束回炉进行再烧以达到拔长所需的开锻温度，优选地，镦拔结束后回炉再烧的条件包括：温度为1130-1160℃，时间为1.5h-2h，所述径锻的开锻温度即为所述回炉再烧后钢的温度。
21、进一步地，所述径锻的条件包括：开锻温度为1130-1160℃，终锻温度为900-950℃，时间为5-20min；优选地，所述径锻的条件包括：开锻温度为1130-1140℃，终锻温度为900-920℃，时间为10-20min；
22、和/或，所述径锻时，进行一个火次锻造成形；
23、和/或，所述径锻采用16mn径锻机进行；
24、和/或，所述钢棒的直径为80mm以上；
25、和/或，所述钢棒经560℃回火后，硬度不小于50hrc。
26、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
27、1、本专利技术的低碳含钴模具钢，碳低，韧性好，同时，通过化学成分的不同含量的配比设计，可形成碳化物及金属间化合物，在一定的热处理条件下，使材料的强度及硬度得到提高，由此钢种制成的模具抗裂纹、抗热磨性好。
28、2、本专利技术的低碳含钴模具钢的制备方法，能够使得低碳含钴模具钢化学成分及高低倍组织均匀分布，纯净度高，经560℃回火，硬度在50hrc以上。
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1.一种低碳含钴模具钢，其特征在于，按质量百分比计，其成分包括：C:0.17-0.23％，Si:0.15-0.35％，Mn:0.40-0.60％，S:≤0.020％，P:≤0.030％，Cr:9.00-10.00％，Mo:1.80-2.20％，W:5.00-6.00％，Co:9.50-10.50％，V:≤0.30％，余量为铁。
2.如权利要求1所述模具钢，其特征在于，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：C:0.17-0.20％，Si:0.20-0.35％，Mn:0.45-0.60％，S:≤0.002％，P:≤0.010％，Cr:9.00-9.60％，Mo:1.85-2.10％，W:5.00-5.50％，Co:9.50-9.80％，V:≤0.20％，余量为铁；优选地，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：C:0.18％，Si:0.30％，Mn:0.55％，S:≤0.0010％，P:≤0.005％，Cr:9.50％，Mo:2.00％，W:5.30％，Co:9.70％，V:≤0.10％，余量为铁。
3.一种如权利要求1或2所述模具钢的制备方
4.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述真空感应熔炼包括依次进行的熔化处理、精炼处理、调样处理和浇铸成型；
5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述熔化处理的出钢温度为1550～1570℃。
6.一种钢棒，其特征在于，所述钢棒通过权利要求1或2所述模具钢制备获得。
7.一种如权利要求6所述钢棒的制备方法，其特征在于，所述钢棒通过均热、镦拔、径锻和退火处理所述模具钢获得。
8.如权利要求7所述钢棒的制备方法，其特征在于，所述均热包括：先进行第一段升温，升温至800-900℃，保温2-4h；然后再进行第二段升温，升温至1180-1200℃，保温6-8h；最后再降温至1150-1170℃，保温2-3h，完成均热；
9.如权利要求7所述钢棒的制备方法，其特征在于，所述镦拔时，镦粗高度至原高度的2/3后进行拔长；
10.如权利要求7所述钢棒的制备方法，其特征在于，所述径锻的条件包括：开锻温度为1130-1160℃，终锻温度为900-950℃，时间为5-20min；优选地，所述径锻的条件包括：开锻温度为1130-1140℃，终锻温度为900-920℃，时间为10-20min；
...【技术特征摘要】
1.一种低碳含钴模具钢，其特征在于，按质量百分比计，其成分包括：c:0.17-0.23％，si:0.15-0.35％，mn:0.40-0.60％，s:≤0.020％，p:≤0.030％，cr:9.00-10.00％，mo:1.80-2.20％，w:5.00-6.00％，co:9.50-10.50％，v:≤0.30％，余量为铁。
2.如权利要求1所述模具钢，其特征在于，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：c:0.17-0.20％，si:0.20-0.35％，mn:0.45-0.60％，s:≤0.002％，p:≤0.010％，cr:9.00-9.60％，mo:1.85-2.10％，w:5.00-5.50％，co:9.50-9.80％，v:≤0.20％，余量为铁；优选地，所述低碳含钴模具钢，按质量百分比计，其成分包括：c:0.18％，si:0.30％，mn:0.55％，s:≤0.0010％，p:≤0.005％，cr:9.50％，mo:2.00％，w:5.30％，co:9.70％，v:≤0.10％，余量为铁。
3.一种如权利要求1或2所述模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括依次设置的真空感应熔炼、电渣重熔和结晶、以及退火的工艺步...
【专利技术属性】
技术研发人员：鄢磊，姚凤祥，周许，张永强，
申请(专利权)人：大冶特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：
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