[發明專利]高硬高韌冷熱兼作模具鋼及其生產方法

有效

• 申請號: 201310230689.2
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103276298A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 張占普;馬黨參;吳立志;牛旭斐;遲宏宵
• 申請（專利權）人: 河冶科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種模具鋼，尤其涉及一種高硬高韌冷熱兼作模具鋼；本發明同時提供了一種高硬高韌冷熱兼作模具鋼的生產方法。?

背景技術

傳統的熱作模具鋼有3Cr2W8V（H21）、Cr5類（H13、H12、H11、SKD61等）、各國最新發展的Cr5系列熱作模具鋼（W400、DIEVAR、ADC3、GS344M、GS999、DAC55、DH31-S等）、Cr3系列熱作模具鋼（國外QRO45、QRO80、QRO90、H10等，國內開發的3Cr3Mo3V、HM1、HM3、GR、HD、TM、Y4等），在韌性和強度提升方面各有優點，但這些熱作模具鋼的適用硬度均在35-55HRC范圍內，其硬度較低；而國內外新開發的Cr8系高韌高耐磨冷作模具鋼LD、HYC3、GM、DC53、ER5、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V、DC53、ASSAB-88、CRU-WEAR、QCM8、LEXCOWEAR、Vertex、PGK、VascoDIE、TCD、CPM3V專用于冷作模具，其Cr含量和C含量高，與D2、M2等鋼相比較，其韌性高，設計和適用硬度范圍在58-64HRC之間，但與熱作模具鋼相比，其韌性相差較多。基體鋼H42、012Al、65Nb等合金成分多，仍存在較多的一次碳化物，易成為模具的裂紋源，且韌性仍顯不足。因此，現有的模具鋼均不能同時滿足具有足夠高的韌性以及足夠高硬度的要求。?

此外，利用連續擠壓工藝生產鋁、銅各種扁線、異型材等產品，如高鐵電纜線、銅排、鋁排、鋁管、汽車平行流扁管、鋁包鋼線、OPGW包覆線等，完全改變了傳統的拉拔工藝，不僅提高產品質量，同時能生產復雜形狀的產品品種，其操作簡單性能穩定，無需退火、能耗低、較大幅度降低了勞動強度，改善了生產環境。常溫坯料在摩擦力作用下被擠壓輪拽入并隨其旋轉，靠擠壓和摩擦力將坯料溫度升到高塑性狀態溫度（Al為500℃，Cu約550℃），發生塑性變形后被壓入模腔，遇模腔鼻子阻擋導向模孔被擠出形成要求的產品形狀。?

在如上的連續擠壓工藝制造產品過程中，在加料連續擠壓開始后，模腔鼻子受到坯料很大的撞擊，隨后模腔鼻子受500-550℃的塑變擠壓和轉向摩擦力，工作條件極為苛刻，因此，其要求模腔材料有高的熱強度、高的韌性和高的耐回火軟化能力。而現有的擠壓模腔材質普遍選用標準牌號的H13，或改良的優質和特優質H13，部分擠壓條件過于苛刻的情況，也有采用高溫合金作鼻子與H13腔體結合形成的組合式模腔。但隨著擠壓合金牌號和性能（強度）的提高，產品品種和規格的增多，單支產品重量的增大（50噸以上），產品質量要求（尺寸精度和金屬夾雜）的提升，以及設備性能（擠壓速度）的提高，模腔的使用條件更加苛刻。以前的模腔用鋼材料，因為硬度和強度偏低（54HRC以下），鼻子部分磨損、變形加快，韌性不足，易發生早期斷裂，難以維持模具的壽命。因此，在對模具報廢原因詳細調查分析后得出：①硬度偏低、強度不夠和抗軟化能力不足是其主要原因；②現有的模具鋼都是強調了Si對二次硬化的重要作用，但Si對韌性降低還有很不利的影響，對抗回火穩定性也不利；③熱處理硬度偏高時，晶粒粗化，韌性偏低；④成分的偏析導致組織的差異產生應力、氣體含量和非金屬夾雜物不純度等，對鋼的韌性和均勻性有很大的影響，從而造成以碳化物、非金屬夾雜物為開裂源點，并使裂紋易擴展造成模具快速失效。此外，在鋼中的P、Sn、Sb等的有害元素主要在晶界發生偏析，使晶界脆化，裂紋沿脆化的晶界擴展，也加快了模具早期斷裂現象的發生，進一步影響了模具的壽命。?

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種具有較高的硬度、同時兼具較高韌性的高硬高韌冷熱兼作模具鋼。?

為實現上述目的，本發明的高硬高韌冷熱兼作模具鋼，其由以下重量百分比計的成分制成：?

C：0.50-0.65%；Si：0-0.35%；Mn：0.20-0.50%；Cr：5.00-6.00%；Mo：1.00-2.30%；W：0-1.50%；V：0.40-1.00%；Nb：≤0.25%；Co：≤1.00%；S：≤0.010%；P：≤0.025%；余量為鐵和雜質，且同時滿足Mo+0.55W的重量百分比為1.80-2.30%，碳飽和度Ac：0.90-1.10。

作為對上述方式的限定，所述的高硬高韌冷熱兼作模具鋼用于擠壓模腔的制造。?

同時，本發明還涉及一種高硬高韌冷熱兼作模具鋼的生產方法，所述的高硬高韌冷熱兼作模具鋼具有如上任一方案中所述的成分，其采用電渣重熔、真空脫氣+電渣重熔、噴射成型中任一種生產鋼錠的方法制成。?