[發明專利]高錳低鉻型高強韌性熱作模具鋼及其制備方法

無效

• 申請號: 200810201979.3
• 申請日: 2008-10-30
• 公開（公告）號: CN101392353A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 吳曉春;陳英偉;呂廣奇;閔永安;張偉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種高錳低鉻型高強度熱作模具鋼及其制備方法，該模具鋼不僅具有高的熱穩定性，而且有良好的韌性和熱疲勞性能，屬合金鋼制造工藝技術領域。

背景技術

熱作模具鋼的工況條件復雜，在工作時需長時間與加熱的坯料甚至液態金屬相接觸，當熾熱的金屬放入熱作模具型腔時，型腔表面急劇升溫，表層產生壓應力和壓應變；當金屬件取出時，型腔表面由于急劇降溫而受到拉應力和拉應變作用，極易產生熱疲勞等，并且熱作模具鋼在服役過程中，還要受到較大沖擊載荷。因此要求模具材料具有高的熱強度、高溫硬度、沖擊韌性、淬透性和好的熱穩定性和抗冷熱疲勞性能等。目前被廣泛應用的熱作模具鋼包括鎢系3Cr2W8V、鉻系H13以及應用于熱鍛模的5CrNiMo、5CrMnMo等。鎢系的3Cr2W8V雖然具有較高的回火抗力和高的熱強性，但其塑韌性、導熱性以其熱疲勞性能較差；5CrNiMo和5CrMnMo的熱強性較低，容易造成模具工作部分的塌陷。由于熱作模具鋼的工作條件的特殊性以及當前模具鋼的發展現狀，在目前國內外對高強韌性和優良熱疲勞性能模具鋼需求不斷提高的基礎上，本發明開發了具有高熱穩定性、良好沖擊韌性和熱疲勞性能的熱作模具鋼。

該熱作模具鋼通過加熱至1000℃—1100℃奧氏體化后，促使合金元素大量溶入基體，提高合金度，增強固溶強化效果。同時，在進行回火過程中，彌散析出的第二相粒子通過沉淀強化，提高材料強韌性。

發明內容

本發明的目的是提供一種高錳低鉻型高強韌性熱作模具鋼。

本發明的另一目的是提供一種高錳低鉻型高強韌性熱作模具鋼的制備方法。

本發明熱作模具鋼的特征在于具有以下的成分及重量百分比：

C???????????0.3～0.6％，???????????Si??????????0.1～0.5％，

Mn??????????0.5～1.5％，???????????Cr??????????1.5～4.0％，

Mo??????????1.0～3.0％，???????????V???????????0.4～1.3％，

W???????????0.5～2.0％，???????????P???????????<0.02％，

S???????????<0.02％，??????????????Fe??????????余量。

上述高錳低鉻型高強度熱作模具鋼的制備方法，其特征在于該方法具有以下的工藝過程和步驟：

a.采用感應熔煉或電弧爐熔煉：按高錳低鉻型高強韌性熱作模具鋼的化學成分及重量百分比：C?0.3～0.6％，Si?0.1～0.5％，Mn?0.5～1.5％，Cr?1.5～4.0％，Mo?1.0～3.0％，V?0.4～1.3％，W?0.5～2.0％，P<0.02％，S<0.02％，Fe余量，配料后放入熔煉爐中，進行熔煉。

b.電渣重熔：將熔煉澆濤出的電渣錠放到電渣重熔裝置中，進行電渣重熔。

c.高溫均質化處理：將電渣重熔后的鋼錠加熱至1200～1280℃進行高溫均質化處理，保溫8～10小時，均勻組織，消除成分偏析，然后埋砂冷卻。

d.鍛造：將上述鋼錠加熱至1100～1150℃溫度范圍內進行鍛造加工；終鍛溫度≥850℃。

e.退火：材料在鍛造后，在830～850℃下進行退火，退火時間為6～10小時。

f.淬回火熱處理：加熱至1000～1100℃進行奧氏體化，采用油淬或高壓氣淬；

隨后進行580～640℃兩次回火，每次回火時間為2～4h。

本發明的熱作模具鋼其成分設計的理論依據如下所述：