【技术实现步骤摘要】
本申请涉及金属材料，具体涉及一种高导热率高红硬性re-nb复合微合金化热作模具钢及其制备方法。
技术介绍
1、随着压铸、热锻、挤压成形等技术的不断发展，对模具性能和使用寿命提出了更高的要求。热作模具在金属热成形过程中同高温金属接触，局部温度达500～700℃，尤其是在难变形材料成形过程中，国产热作模具钢热导率和红硬性不足，导致模具不同位置温度存在差异，容易在冷热循环过程中形成较大的热应力，进而出现高温磨损与疲劳失效情况。针对以上问题，需要开发高导热率高红硬性热作模具钢，提高其冷热疲劳性能，延长热作模具的使用寿命。
2、目前国内常用热作模具钢为4cr5mosiv1(h13)钢，h13钢的化学成分组成以质量百分比表示为：c 0.32％～0.45％，si0.80％～1.20％，mn 0.20％～0.50％，cr 4.75％～5.50％，mo 1.10％～1.75％，v 0.80％～1.20％，p≤0.03％，s≤0.03％。h13钢具有较好的淬透性和良好的综合力学性能，但一旦工作温度较高，h13钢的强度和热稳定性就会明显下降，在高温条件下模具的寿命周期降低。
3、现有技术存在如下改进：
4、西班牙rovalma公司开发了新型高导热率热作模具钢htcs130。htcs130钢si元素含量为0.17％，mn元素含量为0.16％，v元素含量<0.003％，cr元素含量为0.08％，mo元素含量为3.1％，w元素含量为1.85％。htcs130钢具有高热导率，在100℃时其热导率约为54.9w/m·k
5、河北与上海高校联合开发了新型热作模具钢。试验钢si元素含量为0.25％，mn元素含量为0.24％，cr元素含量为2.26％，v元素含量为1.0％，mo元素含量为2.3％。该模具钢具有高热导率，在100℃时其热导率约为33.9w/m·k，是h13钢的1.4倍，在700℃时其热导率约为28.8w/m·k，是h13的1.1倍。然而，该钢中cr和si的含量依然较高，热导率有待进一步提高。
6、宝山钢铁与山海大学联合开发了马氏体时效强化热冲压模具钢sdk1钢。sdk1钢c元素含量为0.07～0.11％，si元素含量为0.07～0.12％，mn元素含量为1.53％，cr元素含量为0.33％，ni元素含量为3.4～4.5％，mo元素含量为0.32～0.45％，al元素含量为1.1％，cu元素含量为1.0％。sdk1钢具有高热导率，在100℃时其热导率约为27.9w/m·k，是h13钢的1.4倍，在700℃时其热导率约为26.0w/m·k，与h13热导率接近。然而，该钢中mn、ni、al和cu的含量较高，不利于热导率的提高。
7、安徽哈特三维科技公司开发了一种高韧性高热导率模具钢，采用熔炼浇铸+固溶时效处理得到。该钢c元素含量为0.04～0.06％，si元素含量为0.35～0.45％，mn元素含量为0.65～0.75％，ni元素含量为0.7～0.8％，mo元素含量为2.8～3.2％，w元素含量为1.8～2.2％，cu元素含量为1.4～1.6％。该模具钢具有高热导率，在100℃时其热导率约为33.9w/m·k，是h13钢的1.4倍，在500℃时其热导率约为36.3w/m·k，是h13钢的1.3倍。然而，该钢的cu和ni含量较高，同时，其制作工艺采用熔炼浇铸，不利于热导率和力学性能的提高。
8、提高钢的热导率是开发高导热模具钢的核心问题，同时需要兼顾成本、力学性能等总和性能。开发高导热率高红硬性热作模具钢，提高其冷热疲劳性能，延长热作模具的使用寿命是热模具钢的研发方向。
9、有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种高导热率高红硬性re-nb复合微合金化热作模具钢，以提供一种高导热率、有效改善产品性能、提高热作模具服役稳定性和延长使用寿命的材料。
2、为了实现上述目的，本申请特采用如下技术方案。
3、一种高导热率高红硬性re-nb复合微合金化热作模具钢，按质量百分数计，热作模具钢含有c 0.30％～0.40％、si 0.05％～0.10％、mn 0.65％～0.95％、cr 0.03％～0.07％、mo 3.0％～3.6％、v 0.30％～0.60％、nb 0.01％～0.02％、ce 0.02％～0.03％，余量为fe和冶金过程中不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素中o≤0.002％。
4、在一些实施方式中，所述不可避免的杂质元素中ni0.01％～0.04％、cu 0.03％～0.07％、al 0.005％～0.010％、n≤0.005％、p≤0.005％、s≤0.0015％、ti≤0.0015％。
5、在一些实施方式中，按质量百分数计，热作模具钢含有c0.31％～0.35％、si0.069％～0.076％、mn 0.74％～0.83％、cr0.041％～0.051％、mo 3.31％～3.44％、v0.44％～0.51％、nb 0.01％～0.02％、ce 0.02％～0.03％，余量为fe和冶金过程中不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素中o≤0.002％。
6、在一些实施方式中，按质量百分数计，热作模具钢含有c0.31％、si 0.076％、mn0.74％、cr 0.041％、mo 3.44％、v 0.51％、nb0.018％、ce 0.024％。
7、在一些实施方式中，按质量百分数计，热作模具钢含有c0.35％、si 0.069％、mn0.83％、cr 0.051％、mo 3.31％、v 0.44％、nb0.017％、ce 0.022％。
8、上述热作模具钢的制备方法，包括以下工艺步骤：
9、s1：真空感应熔炼：根据成分配比，进行真空感应熔炼，控制合金中活泼元素的含量，如al 0.005％～0.010％、ti≤0.0015％，去除合金中气体及非金属夹杂物杂质，并通过双层挡渣和陶瓷过滤提高纯净度，出钢时控制p≤0.005％、si≤0.10％、o≤0.002％、n≤0.005％，s≤0.0015％；
10、s2：电渣重熔：在保护气氛下对母电极进行电渣重熔精炼处理，得到电渣锭，减少易氧化元素的烧损，并控制o、n、h元素含量增加，并进行720℃～760℃退火，保温6～10h，退火后缓冷至400℃～500℃待下一步处理；
11、s3：高温均质化处理：对电渣锭进行高温均质化处理改善带状组织，保温温度1240℃～1280℃，保温时间20～30h；
12、s4：锻造处理：高温均质化处理后炉冷至1150℃～2000℃使用快锻机开始锻造，终锻温度850℃～900℃，锻造比>4，破碎原始粗大晶粒，获得新的细小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高导热率高红硬性RE-Nb复合微合金化热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有C 0.30％～0.40％、Si0.05％～0.10％、Mn 0.65％～0.95％、Cr0.03％～0.07％、Mo 3.0％～3.6％、V 0.30％～0.60％、Nb 0.01％～0.02％、Ce 0.02％～0.03％，余量为Fe和冶金过程中不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素中O≤0.002％。
2.根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于，所述不可避免的杂质元素中Ni0.01％～0.04％、Cu 0.03％～0.07％、Al0.005％～0.010％、N≤0.005％、P≤0.005％、S≤0.0015％、Ti≤0.0015％。
3.根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有C0.31％～0.35％、Si 0.069％～0.076％、Mn0.74％～0.83％、Cr 0.041％～0.051％、Mo3.31％～3.44％、V 0.44％～0.51％、Nb 0.01％～0.02％、Ce 0.02％～0.03％
4.根据权利要求1或2所述的热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有C 0.31％、Si 0.076％、Mn 0.74％、Cr 0.041％、Mo 3.44％、V 0.51％、Nb 0.018％、Ce0.024％。
5.根据权利要求1或2所述的热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有C 0.35％、Si 0.069％、Mn 0.83％、Cr 0.051％、Mo 3.31％、V 0.44％、Nb 0.017％、Ce0.022％。
6.权利要求1～5任一项所述的热作模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
7.权利要求1～5任一项所述的热作模具钢在压铸、热锻或热冲压中的应用。
8.一种钢制品，其特征在于，包含权利要求1～5任一项所述的热作模具钢。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热率高红硬性re-nb复合微合金化热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有c 0.30％～0.40％、si0.05％～0.10％、mn 0.65％～0.95％、cr0.03％～0.07％、mo 3.0％～3.6％、v 0.30％～0.60％、nb 0.01％～0.02％、ce 0.02％～0.03％，余量为fe和冶金过程中不可避免的杂质元素，所述不可避免的杂质元素中o≤0.002％。
2.根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于，所述不可避免的杂质元素中ni0.01％～0.04％、cu 0.03％～0.07％、al0.005％～0.010％、n≤0.005％、p≤0.005％、s≤0.0015％、ti≤0.0015％。
3.根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于，按质量百分数计，热作模具钢含有c0.31％～0.35％、si 0.069％～0.076％、mn0.74％～0.83％、cr 0.041％～0.051％、mo3.31％～3.44％、v 0...
【专利技术属性】
技术研发人员：周乐育，樊振宇，翟月雯，王会珍，张子博，邱德花，姜超，
申请(专利权)人：中国机械总院集团北京机电研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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