一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102912236A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102912236A(43)申请公布日2013.02.06(21)申请号201210454624.1(22)申请日2012.11.13(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人李静媛霍建华(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.C22C38/24(2006.01)C22C33/02(2006.01)C21D8/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图11页(54)发明名称一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺(57)摘要本发明涉及一种新型的高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺，属于合金钢工艺制造领域。该钢的特征在于钢中的加入了适量的氮元素，并相应降低碳的含量，各成分的百分含量为：C：0.30~0.37%；N：0.02~0.07%；Si：0.8~1.20%；Mn：0.2~0.5%；Cr：5.00~5.50%；Mo：1.20~1.75%；V：0.80~1.20%；P＜0.025%，S＜0.005%，Fe，余量。本发明模具钢制备过程如下：配料、常压电炉冶炼，电渣重熔，去应力退火、六面锻造、等温球化退火，最后进行强韧化处理，即加热到1040℃~1070℃，油冷，在570℃~600℃回火处理。本发明的高性能耐磨模具钢具有优于普通H13钢的硬度和冲击韧性等性能。CN102936ACN102912236A权利要求书1/1页1.一种高性能耐磨热作模具钢，其特征在于该钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C：0.30~0.37%；N：0.02~0.07%；Si：0.8~1.20%；Mn：0.2~0.5%；Cr：5.00~5.50%；Mo：1.20~1.75%；V：0.80~1.20%；P＜0.025%，S＜0.005%，Fe，余量。2.根据权利要求1所述的高性能耐磨热作模具钢，其特征在于该钢的化学成分中各主要合金元素的质量比为：C：0.37%，N：0.03%，Si：0.93%，Mn：0.39%，Cr：5.23%，Mo：1.58%，V：1.06%，P＜0.025%，S＜0.005%，Fe，余量。3.一种如权利要求1或2任意一项所述的高性能耐磨热作模具钢的制备工艺，其特征在于：该工艺具有包括以下步骤：A、冶炼：按照高性能耐磨热作模具钢的化学成分质量百分比：C：0.30~0.37%；N：0.02~0.07%；Si：0.8~1.20%；Mn：0.2~0.5%；Cr：5.00~5.50%；Mo：1.20~1.75%；V：0.80~1.20%；P＜0.025%，S＜0.005%，Fe，余量进行配料，感应熔炼，然后进行电渣重熔；B、去应力退火：电渣重熔之后，得到钢锭，将钢锭随炉升温到800℃，然后降至740℃保温3~6h后随炉缓冷；C、锻造：将经上述步骤处理过的钢锭以≤50℃/h的加热速度缓慢升温到850℃预热3h，保证均匀烧透，然后继续加热到1100℃以上保温2h，出炉进行六面锻造，各工序镦粗比≥2，总锻造比≥4，终锻温度控制在850℃以上，停锻后及时转入热砂中进行缓慢冷却；D、等温球化退火：将上述步骤处理过的钢锭随炉升温至890℃~930℃保温，后快冷至730℃恒温，保温3-6h，再以小于50℃/h的速率降到450℃以下，出炉空冷；E、淬火及回火处理：将经上述步骤处理过的钢锭进行淬火，淬火温度为1030℃~1070℃，油冷至200℃以下，立即回火2~3次，每次2~4h，回火温度570℃~600℃，即得到高性能耐磨热作模具钢。2CN102912236A说明书1/4页一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺技术领域[0001]本发明涉及一种新型高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺。新型的高性能耐磨模具钢钢充分利用铁基体中氮碳元素作用的异同，通过加入微量的合金元素氮，适当减少碳元素含量，经过热处理之后，发挥氮元素固溶强化，细化晶粒，抑制碳化物析出的作用，具有比普通H13钢更优秀的性能，而且氮属于绿色元素，拥有很大的发展前景。属于合金钢制造工艺技术领域。背景技术[0002]H13模具钢是一种应用非常广泛的热作模具钢。目前使用的H13模具钢普遍存在耐磨性差，使用寿命偏低的现象，使得金属热加工产品生产成本居高不下。高硬度和高韧性是提高模具钢寿命的必要前提。改善模具钢性能，可以从两个方向着手，一是改变合金成分和冶炼工艺，二是优化热处理工艺。热作模具钢中起高温热强性和热稳定性的合金元素通常是Cr、V等元素，因此目前的许多研究工作主要是对这些合金元素的调整。然而，模具钢是通过回火过程中碳化物析出时的二次硬化作用来实现其强韧化的，可见在不降低模具钢