本发明专利技术涉及一种冷作模具钢，其质量百分比组成为：C：0.85-0.95％，Si：0.45-1.0％，Mn：0.20-0.40％，P＜0.02％，S＜0.02％，Cr：6.50-8.80％，Mo：1.20-1.30％，V：0.20-0.30％，余量为Fe及不可避免的杂质。上述钢的制造方法包括：按照上述成分配比，经感应炉熔炼，浇铸钢锭，电渣重熔后，液体金属经过渣池的渣层下落至下面的水冷结晶器中，再重新凝固成钢锭；将上述钢锭加热至1190-1230℃并保温2-4小时后进行锻造，其中始锻温度为1020-1100℃，终锻温度为≥830℃；然后在1020-1040℃淬火，在180-230℃回火。得到的冷作模具钢的室温冲击功为79J以上，硬度为62HRC以上，适用于冷成型精密冲压模冷锻、汽车部件弯曲模具、液压成型模具。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨模具钢，特别是涉及一种具有高淬硬性，合金成本低廉，具有较好强度韧性的配合及耐磨冷作模具钢及其制造方法。本专利技术钢适用于冷成型精密冲压模冷锻、汽车部件弯曲模具、液压成型模具。
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。 目前，国内模具材料市场上应用最为广泛的冷作模具钢材料是高碳高铬冷作模具钢Crl2MoV作为主选通用型的冷作模具钢材料。这种钢具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，高温抗氧化性能好，可以作为通用型冷作模具钢材料用于制造各种用途的冷作模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀和精密量具等。但是，这种Crl2MoV通用型冷作模具钢材料中的合金元素组成中含有较高的碳和铬元素(该材料化学成分质量百分数为C 1. 45-1. 70%,Si ( 0. 40%,Mn ( 0. 40%,Cr :11. 0-12. 5%,Mo :0. 4-0. 6%,Ni ^ 0. 10%,Cu ^ 0. 10%,P ^ 0. 030%, S ^ 0. 030% )，而过多的碳和铬元素含量会使材料显微组织中存在网状的莱氏体碳化物，造成材料的韧性不高。模具在使用中易崩刃、断裂或塌陷。Crl2MoV钢的性能指标在经过980°C淬火以及200°C回火之后，冲击功为39J，硬度为60HRC。而这些性能指标是冷作模具钢的关键技术指标。冷作模具主要用于金属或非金属材料的冷成型，包括冷冲压、冷挤压和冷镦等。这类模具工作载荷大、尺寸精度、表面质量要求高。通常选用的冷作模具钢要求有足够的强度、韧度、硬度和耐磨性。而Crl2MoV钢由于组织中含有不均匀的莱氏体碳化物，虽然经过淬火和回火之后有较高的硬度和耐磨性能，但是韧性较低。在实际使用中容易发生崩裂和塌陷。上述Crl2MoV钢采用电弧炉熔炼，浇铸成钢锭锻造开坯，具体步骤依次为炼钢、锻造、热处理，最后形成产品。其锻造的加热温度为1110-1130°C，终锻温度为彡900°C，冷却方式采用高温退火、坑冷或者砂冷。由于Crl2MoV钢形成大量粗大的呈连续网状分布的共晶碳化物。这种网状共晶碳化物严重割裂基体，还可作为模具钢断裂时的裂纹源和裂纹扩展途径，从而使得模具钢的晶界严重脆化，韧性很低。并且在锻造时，由于受到锻造比的限制，对于大尺寸铸还，其心部的共晶碳化物很难打碎，所以在锻造后的模具钢组织中经常存在带状碳化物偏析，使模具钢的性能出现各向异性。而且由于网状共晶碳化物的存在，在锻造过程中容易出现开裂和过烧等引起的废品。CN1854324A公开了一种高合金冷作模具钢的生产工艺。其化学成份重量百分比含量为C 1. 45-1. 55%, Cr :7. 8-8. 2%, V :3. 9-4. l%,Mo :1. 4-1. 6%, Si :0. 9-1. l%,Mn 0.3-0. 5%，余Fe。该冷作模具钢含有较高的碳元素和钥、钒元素，并且采用喷射成形技术、一道次达变形量热轧以及等温球化热处理工艺进行生产。但该高合金冷作模具钢未涉及韧性。CN101182619A公开了一种高韧性冷作模具钢及其制造方法。其化学成份重量百分比含量为c 0. 9-1. 0%,Cr :9-10%, V 0. 8-1. 0，Mo :2. 0%，Si :1. 0%，余 Fe。主要是依靠Cr的碳化物强化作用，提高材料的硬度，但是由于碳、铬在凝固过程中易形成大量的一次碳化物，从而导致钢的韧性不是很理想。为此，提供一种高强度高韧性，适合用于冷成型精密冲压模冷锻、汽车部件弯曲模具、液压成型模具的耐磨冷作模具钢具有十分重要的意义
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强韧耐磨冷作模具钢。为实现上述目的，本专利技术的高强韧高耐磨冷作模具钢的主要合金元素为(质量百分比):C 0. 85-0. 95%, Si :0. 45-1. 0%, Mn :0. 2-0. 40%, P < 0. 02%, S < 0. 02%, Cr 6. 50-8. 80%, Mo 1. 20-1. 30%, V :0. 20-0. 30%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。本专利技术的另一个目的是提供上述高强韧高耐磨冷作模具钢的制造方法，该方法包括如下步骤按照本专利技术的化学成分的配比冶炼、浇铸以及电渣重熔得到钢锭；将上述钢锭加热至1190-1230°C温度范围并保温2-4小时后进行锻造加工，其中始锻温度为1020-1100°C，终锻温度为彡8300C ；然后在1020-1040°C温度淬火，时间为I. 0-1. 5小时，在180_230°C温度回火，时间为I. 5-2. 0小时。本专利技术钢合理的化学成分配比和先进的制造工艺使得本专利技术钢经过淬火以及回火热处理之后，性能指标达到冲击功为79J以上，硬度为62HRC以上。附图说明图I为本专利技术钢(实施例I)和CrMoV钢经过淬火回火后的金相组织比较。图I (a)为本专利技术钢在1030°C淬火以及200°C回火后的金相照片。图1(b)为Crl2MoV钢的金相照片。图2是本专利技术钢(实施例3)经过1040°C淬火以及210°C回火后检测的耐磨性能与传统的冷作模具钢Crl2MoV的耐磨性进行比较的直方图。具体实施例方式以下结合实施例详细说明本专利技术的特点和优点。本专利技术中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。为了实现本专利技术的提供高强韧高耐磨冷作模具钢的目的，各主要元素控制如下C 0. 85-0. 95%C碳元素是高强韧性冷作模具钢的主要化学元素之一，是形成钒碳化物、钥碳化物和铬碳化物等各种碳化物的不可缺少的基本元素，也是影响钢的成分偏析和钢的组织均匀性的重要元素，溶解在马氏体中能够保证马氏体拥有良好的强度和淬透性。钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低。此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。本设计钢成分与Crl2MoV钢相比较，碳含量有较大的降低，其目的是改善钢的显微组织中的碳化物的分布和性质，改善钢的网状碳化物的级别。较低的碳元素含量可以防止钢在凝固的过程中产生偏析组织从而造成钢的抗弯强度和冲击韧性下降。因此，碳含量如果高于此成分设计上限，将导致过多的碳化物的形成和组织的偏析产生，影响钢的网状性能指标，特别是造成钢的抗弯强度和冲击韧性降低；但是碳元素低于此成分的设计范围也将要造成碳元素和其他合金元素结合形成碳化物的当量发生偏差，不能有效地形成稳定的细小的碳化物和碳化物的复合作用，影响钢的强度和钢的淬硬性。因此，本专利技术中控制C :0.85-0. 95%，优选地控制 C :0. 86-0. 94% Si 0. 45-1. 0%Si溶于基体中能够提高基体强度，回火时能够阻碍马氏体的分解提高了钢的回火稳定，在炼钢过程中能够起到还原剂和脱氧剂的作用。如果钢中含硅量超过I. 0%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。硅元素可以在奥氏体到马氏体的转变之后的回火过程中有效阻碍马氏体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：续维，王庆亮，吴晓春，李绍宏，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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