一种低成本高强韧高耐磨冷作模具钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本高强韧高耐磨合金钢及其制备方法。属特种合金钢制备工艺技术领域。该合金钢元素组成及其重量百分比如下：Ｃ？０．８８～１．１０％，Ｓｉ？０．４５－０．６５％，Ｍｎ０．２０－０．５０％，Ｃｒ？７．５０～９．０％，Ｍｏ？？１．３０～１．８０％，Ｖ？０．３０～０．６０％，Ｆｅ余量。其制备过程包括（１）配料及常规方法熔炼，熔炼温度为１５００～１５５０℃；（２）电渣重熔；（３）电渣重熔后的退火；（４）锻造；（５）锻后退火，在８５０～８８０℃退火８小时；（６）球化退火，自８６０～５５０℃；（７）热处理工艺，采用低淬低回或高淬高回工艺进行热处理；最终制得高强韧高耐磨冷作模具钢。该模具钢的硬度为６２～６３ＨＲＣ，平均冲击韧性达８０Ｊ。本发明专利技术的合金钢与进口钢的硬度，韧性相当，完全可替代进口高强韧高耐磨冷作模具钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低成本高强韧高耐磨性冷作模具钢及其制备方法。属于特种合金钢制造工艺领域。
技术介绍
冷作模具钢主要用于制造在冷状态(室温)条件下进行压制成形的模具，如冷拉 伸模具、冷镦模具、冷挤压模具、压印模具、辊压模具等。冷作模具的工作条件和刃具有些相 似，但因被加工材料在冷态下变形，故变形抗力很大。与刃具钢相比，冷作模具钢应当要求 更高的淬透性、耐磨性和韧性，而红硬性的要求可低些， 一般冷作模具工作时温度升高不会 超过200 300°C。 长期以来，我国广泛采用Cr丽n、Cr12型钢作为冷作模具的主选材料。由于前者易 形成网状碳化物，后者易形成带状碳化物，碳化物的严重偏析使模具的强韧性降低，导致模 具崩刃、断裂或塌陷。 随着加工技术、被加工材料及对模具需求的变化，原有的基本系列不能满足需要， 为了提高冷作模具钢的韧性并使钢的耐磨性降低不是很多，国外一些模具钢生产的主要企 业，相继开发了一系列的高韧性、高耐磨性兼备的冷作模具钢。这类钢一般含碳量约为1%， 含Cr8X，加入Mo、V、Si等合金元素，其碳化物细小、分布均匀、韧性远高于Crl2类型钢，而 耐磨性则与之相近。它们的硬度、抗弯强度、疲劳强度和断裂韧性高，抗回火稳定性也高于 Crl2型模具钢，适合于高速冲床和多工位冲床。如美国CRUCIBLE公司开发的CRU-WEAR钢、 Timken的Lesco wear、B0HLER的K340钢、日本山阳特殊钢的QCM8，大同特钢的DC53、日立 金属近年来新开发的SLD-Magic新型冷作模具钢、爱知制钢公司的SX5 (Cr8MoV) 、TCD等钢。 之前我国高端高强韧冷作模具钢主要依靠进口，但由于进口钢高昂的价格而使得 我国的冷作模具生产企业成本增加或有的企业沿用低端模具钢而生产效率低下，这不仅使 很多生产企业缺乏国际国内竞争力，也造成我国大量资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型低成本、高强韧高耐磨的冷作模具钢及其制备方 法。 本专利技术一种低成本、高强韧高耐磨的冷作模具钢，其特征在于该模具钢的合金元 素成分及其百分含量如下 C0. 88 1. 10%， Si 0. 45 0.65%， Mn 0. 20 0. 50%， Cr 7. 50 9.0%， Mo 1.30 1.80%，V 0. 30 0.60%， Fe 余量。 本专利技术一种低成本、高强韧高耐磨的冷作模具钢的制备方法，其特征在于具有以 下的过程和步骤 a.熔炼模具钢的合金元素按上述设计成分及重量百分比进行称重配料后，按传 统常规方法熔炼，将配合料放置于中频感应炉中，在1500 155(TC进行熔炼；然后浇注钢 锭，进入下一步骤待用； b.电渣重熔利用电流通过电渣层产生电阻热来熔化自耗电极的合金母材，液体 金属以熔滴形式经渣层下落至水冷结晶器中的金属熔池内，钢锭由下而上逐步结晶。经电 渣重熔后可降低气体和夹杂物的含量，并获得成份均匀、组织致密、质量高的钢锭。重熔时 合金得到进一步精炼，夹杂物通过渣洗和在熔池中上浮去除； c.电渣重熔后退火钢锭经浇注后于850 88(TC退火8小时，随后随炉冷却； d.锻造钢锭加热至1200 1230。C，进行粗锻，终锻温度850 950°C ; e.锻后退火于850 88(TC退火8小时，随后随炉冷却； f.球化退火在86(TC保温3小时，接着以每小时30°C的冷却速度炉冷，当温度冷 却到73(TC，保温4小时，然后以每小时3(TC的冷却速度炉冷，温度达到55(TC后空冷； g.热处理工艺采用低淬低回或高淬高回工艺进行热处理； (1)低淬低回工艺1020 1040。C淬火，180 230。C回火2小时2次； (2)高淬高回工艺1080 108(TC淬火，480 54(TC回火2小时2次； 经热处理后即得到高强韧高耐磨冷作模具钢。 本专利技术的特点及优点如下所述 (1)本专利技术冷作模具钢的合金元素成分设计，是在在Crl2MoV基础上适当减少C和Cr，增加Mo和V，以减少并细化共晶碳化物，细化晶粒。以适量的Si固溶于基体，提高强韧性，在奥氏体化温度下使奥氏体中的C量达到0. 6%左右而具有高淬硬性。 (2)本专利技术方法制得的冷作模具钢与Crl2Mo V， Cr8和DC53在各自推荐热处理工艺条件下硬度相当，强韧性比Crl2MoV有了明显的提高，其综合性能与DC53、 SLD-Magic和ASSAB88等进口高强韧冷作模具钢相当而成本低于进口钢，可完全替代进口高强韧冷作模具钢。 (3)本专利技术方法中的热处理工艺，可采用低淬低回或高淬高回的热处理工艺以，其 热处理工艺制度见表1. 表l本专利技术冷作模具钢的热处理工艺 <table>table see original document page 4</column></row><table>附图说明 图1为本专利技术冷作模具钢与进口钢的硬度及冲击韧性对比图(在低淬低回热处理 工艺下) 图2为本专利技术冷作模具钢与进口钢的硬度及冲击韧性对比图(在高淬高回热处理 工艺下)具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例叙述于后。 实施例 本专利技术实施例采用模具钢的成分及其重量百分比如下 C 0. 90% ; Si0. 55% ; Mn0. 35% ; Cr8. 0% ; Mo1. 60% ; V 0. 50% ; Fe 余量。 本实施例的制备过程和步骤如下 (1).熔炼模具钢的合金元素按上述设计成分及重量百分比进行称重配料后，按 传统常规方法熔炼，将配合料放置于中频感应炉中，在1500 155(TC进行熔炼；然后浇注 钢锭，进入下一步骤待用； (2).电渣重熔利用电流通过电渣层产生电阻热来熔化自耗电极的合金母材，液 体金属以熔滴形式经渣层下落至水冷结晶器中的金属熔池内，钢锭由下而上逐步结晶。经 电渣重熔后可降低气体和夹杂物的含量，并获得成份均匀、组织致密、质量高的钢锭。重熔 时合金得到进一步精炼，夹杂物通过渣洗和在熔池中上浮去除； (3).电渣重熔后退火钢锭经浇注后于850 88(TC退火8小时，随后随炉冷却； (4).锻造钢锭加热至1200 1230°C ，进行粗锻，终锻温度850 950°C ; (5).锻后退火于850 88(TC退火8小时，随后随炉冷却； (6).球化退火在86(TC保温3小时，接着以每小时30°C的冷却速度炉冷，当温度 冷却到73(TC，保温4小时，然后以每小时3(TC的冷却速度炉冷，温度达到55(TC后空冷； (7).热处理工艺采用低淬低回热处理工艺或高淬高回热处理工艺； 低淬低回工艺104(TC淬火，21(TC回火2小时2次； 高淬高回工艺1080。C淬火，540。C回火2小时2次； 最终制得高强韧高耐磨冷作模具钢。 本专利技术的实施例中，在上述热处理工艺条件下，制得的冷作模具钢其硬度在62 63HRC，平均冲击韧性为80J，其硬度与Crl2MoV相当，其韧性与进口钢DC53、 ASSAB88和 SLD-Magic相当。 本专利技术的冷作模具钢在推荐热处理条件下与其他合金钢的硬度和冲击韧性比较， 可参见附图中的图1和图2。图1为低淬低回热处理工艺下的性能对比，图2为在高淬高回 热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本高强韧高耐磨冷作模具钢，其特征在于该模具钢的合金元素成分及其重量百分比如下：　　Ｃ　０．８８～１．１０％，　　Ｓｉ　０．４５～０．６５％，　　Ｍｎ　０．２０～０．５０％，　　Ｃｒ　７．５０～９．０％，　　Ｍｏ　１．３０～１．８０％，　　Ｖ　０．３０～０．６０％，　　Ｆｅ　余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍宏，吴晓春，王庆亮，谢殷子，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]