一种高韧性、高热稳定性热作模具钢及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111593257A(43)申请公布日2020.08.28(21)申请号201910844798.0C22C38/44(2006.01)(22)申请日2019.09.07C22C38/46(2006.01)C21C7/10(2006.01)(71)申请人江苏宏晟模具钢材料科技有限公司C21C7/072(2006.01)地址214405江苏省无锡市江阴市南闸街C21C7/076(2006.01)道观山村东盟科技工业集中区C21D1/32(2006.01)(72)发明人关海龙偶正伟滕力宏韩忠良C21D8/02(2006.01)朱伟峰杨洪苏旭廷刘伟正周鹏丁涛乙海峰杨孟达蒋海清(74)专利代理机构上海正策律师事务所31271代理人华祝元(51)Int.Cl.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)发明名称一种高韧性、高热稳定性热作模具钢及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高韧性、高热稳定性热作模具钢的制备方法，通过合金成分优化，同时对生产过程严格把控，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、电极坯浇铸、保护气氛电渣炉重熔、锻造、超细化处理、球化退火生产工艺。本发明还涉及一种采用上述制备方法制备的高韧性、高热稳定性热作模具钢。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碳化物的细小析出相在使用过程中起着弥散强化作用，提高了材料的性能，使材料具有高韧性、高等向性。该产品可广泛用于制造热挤压模具，芯棒、模锻锤的锤模，锻造压力机模具，精锻机用模具，尤其可作为以铝、铜及其合金的高端压铸模。CN111593257ACN111593257A权利要求书1/2页1.一种高韧性、高热稳定性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：按照热作模具钢的组分含量进行生铁和合金料的配料，在电炉中熔化冶炼，钢水温度≥1650℃氧化扒渣，扒渣后加入硅铁合金、石灰和萤石，出钢温度≥1260℃，出钢过程中加铝丝进行脱氧；其中，热作模具钢的组分含量为，按质量百分比，C0.35％～0.40％、Mn0.40％～0.60％、Si0.10％～0.30％、S≤0.003％、P≤0.010％、Cr4.75％～5.50％、Mo1.75％～1.95％、V0.40％～0.65％、Ni≤0.20％、Cu≤0.20％，其余为Fe，且残余气体含量为，H≤2.0ppm、O≤13ppm、N≤90ppm；S2、钢包精炼炉精炼：钢包精炼炉座包加热，并加渣料CaO、CaF2、C-Si粉还原调整好渣系；S3、真空精炼炉精炼：真空精炼炉逐级进泵，真空度达67Pa，保真空时间≥15分钟，确保残余气体H≤1.5ppm，真空脱气结束以后，取样分析，成分合格后吹入氩气至吊包，软吹氩气的时间为18～39min，吊包温度为1550～1568℃；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，浇铸全过程采用加挂石棉布的氩气保护浇铸件进行保护，氩气保护流量为15～26m3/h，浇铸时间为4～8min，电极坯直径为400～908mm，3～5h后脱模；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300～350℃出炉；S6、电渣重熔：采用步骤S5得到的电极坯，表面抛光，采用氟化钙和氧化铝二元渣系进行冶炼，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为7～10kg/min，终点熔速值为5.0～8.0kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷80～100min后送锻造工序；S7、锻造：将步骤S6中得到的电渣锭加热至1240～1280℃，保温15～30h进行扩散均质化，然后经墩粗拔长锻造开坯，进行X、Y和Z三个方向多向拔长至成品尺寸，然后一次水冷到坯料芯部温度≤500℃；S8、超细化处理：将步骤S7得到的工件置入加热炉中随炉升温至1040～1100℃，保温后，采用直接水冷方式进行冷却；S9、球化退火：将步骤S8得到的工件置入退火炉中，加热至830～860℃，保温15～30h，进行球化退火。2.根据权利要求1所述的一种高韧性、高热稳定性热作模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，出钢过程中，铝丝按照1kg/t加入进行脱氧。3.根据权利要求1或2所述的一种高韧性、高热稳定性热作模具钢的制备方法，其特征2CN111593257A权利要求书2/2页在于，在步骤S2中，当钢水温度≥1570℃，渣变白，取样分析，调整成