[發明專利]一種高性能冷擠壓模具鋼及其冶金制造方法

有效

• 申請號: 200810041729.8
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101649419A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 續維;吳振毅
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22B9/18
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及一種模具鋼，尤其是涉及一種冷擠壓模具鋼及其冶金制造方法。

背景技術

模具鋼通常可以分為熱作模具鋼、冷作模具鋼和塑料模具鋼三大類產品，機械加工行 業使用的機械加工冷成形模具所使用的冷擠壓模具鋼就是屬于三大類模具鋼中的冷作模 具鋼，廣泛使用于制造機械加工行業內的冷擠壓模具。我國目前使用的冷擠壓模具鋼采用 的是國家標準GB/T1299-2000中材料號為T21201、鋼號為Cr12MoV的鋼種。這種冷擠壓 模具鋼的化學成分采用C：1.45-1.75wt％、Cr：11.00-12.50wt％、Mo：0.40-0.60wt％、V： 0.15-0.30wt％、Si≤0.40wt％、Mn≤0.40wt％、P≤0.030wt％、S≤0.030wt％。由于這種冷 擠壓模具鋼的化學成份中碳元素和鉻元素含量較高，因此在鋼錠的凝固過程中偏析嚴重， 成材后的組織中存在大量的鉻共晶碳化物。這種冷擠壓模具鋼是高碳高鉻的萊氏體型鋼， 顯微組織存在碳化物不均勻且粗大導致鋼的性能指標低，其性能指標為：經1040℃淬火+210 ℃回火后洛氏硬度值為59HRC，沖擊韌性值Ak為22J，經1080℃淬火+540℃回火后的落 實硬度值為60HRC，沖擊韌性值Ak為21J。這些在退火加回火狀態下的硬度值和沖擊韌性 值等性能指標是冷擠壓模用鋼的關鍵技術指標，是衡量冷擠壓模用鋼質量好壞的主要技術 參數指標，多年來，廣大科研人員在冶金領域里一直在尋找一種高性能的冷擠壓模具鋼來 替代目前的Cr12MoV冷擠壓模具鋼。

上述現有的冷擠壓鋼的冶金制造工藝是采用電弧爐冶煉，澆注成小鋼錠鍛造成材的工 藝，具體步驟為：電弧爐加真空精煉的冶煉工序完成之后澆注成700kg-1200kg小鋼錠； 然后用徑鍛機鍛造成材。這種制造工藝存在如下問題：1)澆注錠型較小，降低了產品的成 材率和制造產能；2)電弧爐加真空精煉直接澆鑄成鍛造所需錠型，鋼錠的原始組織存在大 量的共晶碳化物和組織偏析，降低了鋼錠鍛造成材后的性能指標；3)1040℃淬火+210℃回 火后和1080℃淬火+540℃回火后的材料洛氏硬度值、沖擊韌性值指標低，導致產品檔次低， 無法滿足市場對高性能冷擠壓模具鋼的需要。

專利申請號為200610049260.3、發明名稱為“一種新型鉻鋼系冷擠壓模具鋼及其熱處 理工藝”的中國專利申請公開了以下化學成份重量百分比的冷擠壓模具鋼：碳：0.8～1.05％， 鉻：7.3～8.5％，鉬：1.2～2.0％，釩：0.3～0.9％，鎳：Ni0.3～0.9％，鎢：1.2～2.0％，硅： 0.1～1.0％，錳：0.1～0.4％，硫≤0.015％，磷≤0.02％，余量為鐵。該冷擠壓模具鋼在保持 一定碳當量的同時，加入了0.3～0.9％的鎳元素，提高了淬透性；加入了1.2～2.0％的鎢元 素，使材料的組織中形成大量鎢的碳化物而進一步對基體進行強化。

俄羅斯專利SU?633923公開了一種高強度的冷擠壓模具鋼，其化學成分質量百分比為： C：0.57-0.65，Si：1.2-1.6，Mn：0.2-0.4，Cr：3.8-4.4，Mo：2.0-2.4，V：0.4-0.6，Al：0.1-0.2， Cu：0.35-0.50，余量為Fe。該冷擠壓模具鋼的化學成份具有較低的鉻含量和較低的碳含量， 具有較高的硅含量和鉬含量，并在鋼中增加了銅元素和鋁元素。這種材料主要是利用高鉬 元素形成的碳化物和銅元素在鋼中的金屬強化相的析出來提高材料的性能，雖然這種材料 可以獲得較好的韌性，但是由于采用低碳，其碳化物強化作用遠遠不如高碳高鉻類型的材 料，這種材料主要運用于普通的機械擠壓模制造。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種具有較好強韌性的冷擠壓模具鋼，同時提供該冷擠 壓模具鋼的冶金制造方法。

本發明提供的高性能冷擠壓模具鋼，其化學成分的質量百分比為：C：0.95-1.02，Mn： 0.20-0.40，Cr：8.60-9.00，Si：0.87-1.10，Mo：1.80-2.00，V：0.40-0.60，Cu?≤0.30，Ni≤ 0.25，P≤0.025，S≤0.010；其余為Fe和不可避免雜質。

本發明主要化學元素的作用及其限定說明如下：

C：0.95-1.02wt％