[發明專利]一種高品質H13稀土模具鋼及其生產方法

無效

• 申請號: 201310167869.0
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN103243268A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 雷丙旺;胡永平;李金昆;李寶臣;崔淑梅;石寶鳳;任勝利;李連貴;徐亞東
• 申請（專利權）人: 內蒙古北方重工業集團有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C21C7/04;C21D8/00
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本發明涉及一種高品質H13稀土模具鋼及其生產方法，屬模具鋼制造技術領域。

背景技術

模具鋼是制造模具的必備材料。由于熱作模具與熱的金屬接觸，因此要求它具有高溫強度、耐磨性和韌性，抗熱疲勞及耐氧化性能，同時亦需要高的淬透性和較小的變形。為了滿足模具的上述要求，對鋼材性能就有特殊要求：鋼材成份均勻、組織均勻、硬度均勻；鋼質純凈、要求鋼中有害元素及非金屬夾雜物含量低；鋼致密，無氣孔、疏松、偏析小等：鋼材各向異性小。

美國H13鋼?(相當于我國4Cr5MoSiV1)具有良好的綜合性能，被廣泛應用于熱鍛模具和擠壓模具。

冶金工業出版社l?987年12月出版的《稀土在鋼鐵中的應用》一書曾報道“在合金鋼和高合金鋼中添加適量的稀土元素對鋼的純度、均勻性、晶粒細化和改善高合金鋼的熱塑性等有良好的影響”。在模具鋼中添加稀土生產稀土模具鋼也有些報導，稀土有很好的化學活性，易于與鋼中的硫、氧結合生成高熔點稀土氧化物、稀土硫化物、稀土硫氧化物、稀土硅酸鹽，這些物質會在鋼液凝固過程中作為非白發結晶核心，促使鋼中晶粒細化。同時，稀土元素可以改變合金模具鋼內合金碳化物Mn(Cr，w，V，Mo)C的形態，使得合金碳化物由針狀、片狀和連續網狀變為彌散分布的顆粒狀或球狀碳化物形態，從而改善鋼的組織和性能。但由于鋼中氧、硫含量的控制導致稀土處理效果不穩定，稀土模具鋼未能實現規模化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供改善鋼的組織和性能一種高品質H13稀土模具鋼及其生產方法。

一種高品質H13稀土模具鋼，稀土模具鋼的成分及重量百分比為：C?0.37～0．42％，Si?0.80～1.20％，Mn?0.20～0.50％，Cr?5.00～5.50％，Mo?1.20～1.75％，V?0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，稀土元素0．001～0．010％，Fe余量。

所述的稀土元素為La或Ce。

所述的高品質H13稀土模具鋼，鋼中全氧含量小于15PPm。

一種高品質H13稀土模具鋼的生產方法，該鋼C、Si、Mn、Cr、Mo、V的化學成分的重量百分比符合NADCA207-2011高級H13鋼標準，P≤0.025％，S≤0.005％，稀土元素0.001～0.010％。

a．電爐冶煉及LF爐精煉：按照NADCA207-2011高級H13鋼的成分及重量百分比為：C?0.37～0．42％，Si?0.80～1.20％，Mn?0.20～0.50％，Cr?5.00～5.50％，Mo?1.20～1.75％，V?0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，Fe余量，進行配料和電爐熔煉，控制出鋼P≤0.010%，然后進行LF爐合金化及脫S，使S≤0.005％。

b．VD爐真空除氣及喂稀土線：真空碳脫氧，鋼中全氧≤15PPm；喂入稀土鎂鈣復合線按重量百分比計：?Ce或La～20％、鎂～10％、鈣～2％、其余為硅或鐵，控制鋼中稀土元素殘留量的按重量百分比計：0．001～0．010％；然后軟吹氬氣＞15分鐘。

c．氬氣保護澆注：通過模內及注流氬氣保護，防止注流氧化，采用機械式微區震蕩技術，細化結晶組織，改善鋼錠均勻性。

d、高溫均勻化：對鋼錠進行1220～1300℃高溫均勻化，持續時間為15～40小時后鍛壓，消除液析和帶狀偏析。

e、鍛后退火：鍛后對鍛件迅速水冷至350～450℃后進行球化退火，抑制碳化物成網狀析出。

本發明控制鋼中全氧含量小于15PPm、加入稀土處理、氬氣保護澆注、微區震蕩、高溫均勻化、有效抑制碳化物析出的球化退火工藝方面來實現合金模具鋼性能的優化，從而獲得高品質H13稀土模具鋼。

本發明的模具鋼最大優點是：高純凈度、高組織均勻性和高力學性能等向性，有效提高模具的使用壽命，降到生產成本。

附圖說明

圖1為本發明退火組織圖。

具體實施方式

實施例1

本發明采用高品質H13稀土模具鋼的成分及重量百分比為：C?0.37～0．42％，Si?0.80～1.20％，Mn?0.20～0.50％，Cr?5.00～5.50％，Mo?1.20～1.75％，V?0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，La或Ce??0.001～0.010％，Fe余量。

本實施例中，熱作模具鋼的工藝過程和步驟如下：