一种超高耐磨高韧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CN114318124A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202011050661.7C21D8/00(2006.01)(22)申请日2020.09.29C21D1/26(2006.01)C21D1/18(2006.01)(71)申请人宝山钢铁股份有限公司C21D1/773(2006.01)地址201900上海市宝山区富锦路885号(72)发明人罗爱辉徐伟力王晨磊吴彦骏(74)专利代理机构上海开祺知识产权代理有限公司31114代理人竺明(51)Int.Cl.C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/22(2006.01)C22C38/24(2006.01)C22C38/30(2006.01)C22C33/04(2006.01)权利要求书1页说明书11页附图5页(54)发明名称一种超高耐磨高韧性热作模具钢及其制备方法(57)摘要一种超高耐磨高韧性热作模具钢及其制备方法，其成分重量百分比为：C：0.47～0.55％，Si：0.10‑0.30％，Mn：0.30‑0.50％，Mo：2.00～2.50％，Cr：5.00‑5.50％，V+W：0.80～1.20％，Co：1.50～2.00％，S≤0.002％，P≤0.015％，N≤0.0090％，H≤0.015％，O≤0.0015％，其余为Fe和其他不可避免杂质，且，需同时满足：Cr:Mo:(V+W)＝(10～11):(4～5):(1.6～2.4)。本发明解决了目前热冲压模具高温下耐磨性降低，必须进行一次或者多次渗氮处理增加模具表面耐磨性问题；通过合金元素的优化，增加了基体金属在回火时析出二次碳化物的数量，优化碳化物分布，从根本上提高模具的耐磨性，改善韧性，使模具免于渗氮处理。CN114318124ACN114318124A权利要求书1/1页1.一种超高耐磨高韧性热作模具钢，其成分重量百分比为：C：0.47～0.55％，Si：0.10-0.30％，Mn：0.30-0.50％，Mo：2.00～2.50％，Cr：5.00-5.50％，V+W：0.80～1.20％，Co：1.50～2.00％，S≤0.002％，P≤0.015％，N≤0.0090％，H≤0.015％，O≤0.0015％，其余为Fe和其他不可避免杂质，且，需同时满足：Cr:Mo:(V+W)＝(10～11):(4～5):(1.6～2.4)。2.如权利要求1所述的超高耐磨高韧性热作模具钢，其特征在于，所述的热作模具钢在使用状态下显微组织为回火马氏体+球状碳化物，且钼、钒、钨的复合碳化物细小弥散分布。3.如权利要求1或2所述的超高耐磨高韧性热作模具钢，其特征在于，所述的热作模具钢的热处理硬度为44-46HRC时，无缺口试样冲击韧性≥360J。4.如权利要求1所述的超高耐磨高韧性热作模具钢的制备方法，其特征是，包括如下步骤：a)冶炼、炉外精炼、真空脱气按权利要求1所述成分采用电弧炉熔炼，熔炼温度1550-1680℃，将熔融钢液转移至精炼炉，进行二次精炼，调整合金成份；然后真空脱气，将精炼钢包置入真空包内，抽真空去除残余气体，底吹氩气进行搅拌脱气，然后浇铸成电极棒；b)电渣重熔将电极棒放于保护气氛电渣重熔装置中，进行再次熔炼，以获得成分均匀、组织致密、高纯净、低气体残余的钢锭；c)钢锭退火钢锭在750～860℃下保温10-20小时，而后随炉冷却；d)高温均匀化将上述钢锭加热到1250～1270℃，并保温10～24小时，随后置于空气中冷却；e)锻造将高温均质化后的钢锭再加热到1200～1230℃，随后进行多向锻造，终锻温度为850-950℃，锻造后根据锻件厚度尺寸计算水冷时间，冷却时间计算方法为CT＝a·H/4，CT是冷却时间，单位min；a是冷却系数，介于1-2之间；H是锻件毛坯厚度，单位mm；冷却到锻件毛坯表面温度180～250℃出水空冷；f)软化退火将上述冷却后的锻件毛坯放入加热炉中，加热到750-830℃，保温15-20小时，然后炉冷至200-250℃后再空冷至室温得到模具钢模块；g)热处理在真空条件下加热淬火，淬火温度1000～1050℃，保温2-4小时，经油冷或高压气体冷却，在500℃～600℃进行2～3次回火，每次回火保温时间大于2小时，最终得到模具钢成品。5.如权利要求4所述的超高耐磨高韧性热作模具钢的制备方法，其特征是，步骤b)中，电渣重熔工艺为：电压50～70V，电流2600～2800A，熔速10～12mm/min，熔池深度50～60mm。6.如权利要求4所述的超高耐磨高韧性热作模具钢的制备方法，其特征是，步骤e)中所述的锻后冷却采用水冷，锻造后根据锻件毛坯尺寸计算水冷时间，冷却时间计算方法