一种高性能热作模具钢及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114540699A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202210188588.2C22C38/44(2006.01)(22)申请日2022.02.28C22C38/46(2006.01)B21J5/00(2006.01)(71)申请人江苏宏晟模具钢材料科技有限公司C22B9/18(2006.01)地址214405江苏省无锡市江阴市南闸街C21D8/00(2006.01)道观山村东盟科技工业集中区(72)发明人关海龙偶正伟韩忠良朱伟峰王光伟丁海峰苏旭廷蒋海清丁涛乙海峰(74)专利代理机构上海正策律师事务所31271专利代理师华祝元(51)Int.Cl.C22C33/04(2006.01)C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/42(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称一种高性能热作模具钢及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高性能热作模具钢的制备方法，在H13钢成分基础上，采用低C、低Si高Mo并复合Ni微合金化的成分设计思路进行合金成分优化，同时对生产过程进行严格把控，具体工艺路线如下：同时采用电炉冶炼、钢包精炼炉精炼、真空精炼炉精炼、惰性气体保护电极坯浇铸、保护气氛恒熔速电渣炉重熔、高温均质化处理、多向锻造、锻后预处理、超细化处理生产工艺。本发明还涉及一种高性能热作模具钢,该产品退火态显微组织结构均匀，有较好的球化组织及细小均匀的晶粒分布，淬回火组织均匀，Mo、Cr、V碳化物的细小析出相在使用过程中起着弥散强化作用，同时适量的Ni元素可增加淬透性，细化晶粒，起到增加钢的韧性和抗疲性。CN114540699ACN114540699A权利要求书1/2页1.一种高性能热作模具钢的制备方法，其特征在于，主要步骤如下：S1、电炉冶炼：根据冶炼钢种的化学组分含量预先进行废钢和合金料的配料准备，在电炉首先根据熔炼重量分批次进行废钢冶炼，钢水温度≥1630℃氧化扒渣，扒渣后加入合金料、石灰和萤石调节化学成分并脱磷，出钢温度≥1620℃，出钢过程中加铝丝进行脱氧；其中，化学组分含量质量百分比，C0.34％～0.39％、Mn0.35％～0.55％、Si0.20％～0.35％、S≤0.001％、P≤0.008％、Cr4.90％～5.10％、Mo2.3％～2.6％、V0.50％～0.70％、Ni0.25～0.35％、Cu≤0.08％，其余为Fe，且残余气体含量为，H≤1.5ppm、O≤13ppm、N≤90ppm；S2、钢包精炼炉精炼：电炉冶炼后钢水转入钢包，吊运到精炼炉座上，并加渣料CaO、CaF2、C‑Si粉还原造好白渣，根据实际成分添加合金料，完成成分微调、脱硫、脱氧作业；操作结束后去除白渣，然后重新加热并添加新渣料进行二次造白渣，进一步去除钢中夹杂物；S3、真空精炼炉精炼：真空精炼炉逐级进泵，最终真空度≥67Pa，维持真空时间15分钟以上，残余气体氢目标值≤1.5ppm；脱气结束后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包，吹氩气的时间为18～39min，吊包温度为1550～1568℃，完成脱氮作业；S4、浇铸电极坯：预热锭模为40～60℃，然后对锭模充入氩气，每个锭模充氩气时间为3～5min，然后撤出氩气管，用盖子将锭模盖好后进行浇铸；S5、电极坯退火：将步骤S4中脱模后的电极坯进行退火，退火温度710～760℃，保温时间1～1.5min/mm，炉冷至300～380℃出炉，退火后锯切冒口和锭尾；S6、电渣重熔：采用步骤S5得到的电极坯，首先采用车床进行表面机加工处理，去除表面氧化铁皮，随后进行假电极焊接；采用二次精炼提纯的氟化钙、氧化铝、氧化钙三元渣系进行冶炼，其中预熔渣中，二氧化硅≤0.6％、氧化亚铁≤0.15％；超低熔速控制：电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为9～10kg/min，终点熔速值为8.5～9.0kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷90～120min后送锻造工序；S7、锻造：将步骤S6中得到的电渣锭使用室式加热炉进行加热，加热温度≥1280℃，保温22～35h进行扩散均质化，然后经镦粗拔长锻造开坯，进行X、Y和Z三个方向多向镦粗拔长至成品尺寸；S8、锻后预处理：将步骤S7中得到的锻坯进行锻后极限冷却控制：一次水冷到坯料芯部温度至500～650℃；然后装入热处理炉，加热至930～1000℃，保温10～15h，出炉空冷至锻坯表面温度为350～500℃，然后回炉加热至500℃，保温20～30h，进行正火+回火处理；S9、超细化处理：2CN114540699A权利要求书2/2页将步骤S8得到的工件置入加热炉中随炉升温至1000～1050℃，保温后，使用浓度12％的淬火盐来进行极限冷却控