[發(fā)明專利]高合金熱作模具鋼的制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611205030.1
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106636861B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚鳳祥;劉洪波;翟書研;楊云志;李慶斌;李瑛;李頗;于瑞芝;徐詠梅;劉向軍;毛威昂;唐剛;張程;范宇靜;賈俊林;趙賀;李明;翟利志
• 申請（專利權(quán)）人: 建龍北滿特殊鋼有限責(zé)任公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22B9/18;C21D8/00;C21D1/18;C21D1/26
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務(wù)所(普通合伙)23209
• 代理人: 榮玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高合金熱作模具鋼的制備工藝。

背景技術(shù)

近年來，我國每年進(jìn)口高端工模具鋼約10萬噸，產(chǎn)值約合人民幣60億元，高昂的價格不僅增加了制造和生產(chǎn)成本，而且嚴(yán)重制約了我國高端模具鋼的制造能力。模具行業(yè)重點(diǎn)是向大型、精密、復(fù)雜、組合等模具發(fā)展，對于在航空航天、高速鐵路、電子、新能源等領(lǐng)域要求的高強(qiáng)、高韌性、耐高溫、高耐磨性材料要有重大突破。發(fā)展趨勢是在模具鋼生產(chǎn)工藝上，總體向高純凈度、高等向性、高韌性、高均勻性方向發(fā)展。我國雖然已經(jīng)是全球第三大模具鋼生產(chǎn)國，但高檔次模具鋼材料幾乎全部依賴進(jìn)口。特別是模具型腔部分模具用鋼在短時間內(nèi)進(jìn)口的格局很難改變。通過“十三五”規(guī)劃的實(shí)施，國內(nèi)市場模具自配率達(dá)到85％以上，中高檔模具的比例達(dá)到40％以上，模具的使用壽命在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高20％～30％。

瑞典、日本等模具鋼質(zhì)量水平先進(jìn)的國家,對模具鋼的組織微細(xì)化進(jìn)行了研究,通過改善冶煉、高溫擴(kuò)散退火、大鍛造比的等向鍛造加工方法及后續(xù)的超細(xì)化熱處理等一系列的綜合工藝技術(shù),消除鋼中的一次碳化物、改善偏析，使二次碳化物呈球狀均勻分布在鐵素體基體上，減小了大截面模塊表面和心部橫向和縱向性能的差異，材料的等向性T/L＝0.8～0.9,(一般的為T/L＝0.4～0.6)，大大提高了模具的使用壽命。德國蒂森公司把2344EFS鋼中磷降低到≤0.003％且細(xì)晶化,則鋼的疲勞性能明顯提高，日本山陽特殊鋼公司規(guī)定高純度模具鋼中O的含量≤10ppm、S的含量≤0.001％。生產(chǎn)實(shí)踐證明,一般國產(chǎn)H13鋼制作的壓鑄模具壽命為3～5萬模次,而進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)H13制作的壓鑄模具壽命可達(dá)20萬次。

為此，國內(nèi)企業(yè)及院所熱作模具鋼品種設(shè)計和工藝調(diào)整等方面做了很多工作，并取得了階段性成果。但與國外廠家生產(chǎn)的材料相比，在鋼水純凈、成分均勻性、組織細(xì)小、尺寸精確方面還存在一定的差距，表現(xiàn)在產(chǎn)品制備工藝不佳導(dǎo)致質(zhì)量穩(wěn)定性差、產(chǎn)品實(shí)際質(zhì)量指標(biāo)較低、退火組織中碳化物有明顯沿晶界分布現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供了一種成分均勻，高使用壽命的高合金熱作模具鋼的制備工藝。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高合金熱作模具鋼的制備工藝，包括如下步驟：

步驟1、電弧爐EBT初煉，LF精煉，VD真空除氣，澆注成高合金熱作模具鋼電極坯料；

步驟2、將步驟1制成的高合金熱作模具鋼電極坯料進(jìn)行電渣重熔得到高合金熱作模具鋼電渣鋼錠，從高合金熱作模具鋼電極坯料進(jìn)入結(jié)晶器中熔化的渣池開始，至高合金熱作模具鋼電極坯料從結(jié)晶器中提升，切斷電源冶煉過程完畢，根據(jù)結(jié)晶器直徑的的不同，整個重熔冶煉過程設(shè)定不同范圍的熔化速度，每小時平均熔化速度(kg/h)＝結(jié)晶器平均直徑D(mm)×A，A＝0.80～0.82(kg/h×mm)；

步驟3、將步驟2制成的高合金熱作模具鋼電渣鋼錠進(jìn)行高溫均質(zhì)化處理，得到高合金熱作模具鋼均質(zhì)化鋼錠；

步驟4、將步驟3得到的高合金熱作模具鋼均質(zhì)化鋼錠進(jìn)行鍛造處理，得到高合金熱作模具鋼鍛造鋼錠；

步驟5、將步驟4得到的高合金熱作模具鋼鍛造鋼錠進(jìn)行淬火處理，淬火處理后進(jìn)行2個溫度段的退火處理，得到高合金熱作模具鋼預(yù)備成品；

步驟6、將步驟5得到的高合金熱作模具鋼預(yù)備成品進(jìn)行表面車削，探傷檢驗(yàn)后得到高合金熱作模具鋼成品。

本發(fā)明所述的高合金熱作模具鋼的制備工藝，步驟1中真空精煉保持真空度為67帕以下，保持時間15min，破真空后通氬氣15min。

本發(fā)明所述的高合金熱作模具鋼的制備工藝，步驟3中高溫均質(zhì)化處理包括如下步驟：

步驟a：高溫處理階段，加熱溫度1230℃～1250℃，保溫時間根據(jù)高合金熱作模具鋼電渣鋼錠的直徑分別設(shè)定，直徑≤720mm，保溫時間45～50h，720mm＜直徑≤865mm，保溫時間53～57h，865mm＜直徑≤935mm，保溫時間63～67h；

步驟b：次高溫處理階段，降低溫度至1180℃～1200℃次高溫段，保持溫度時間1.5～2.0h。

相比于現(xiàn)有工藝只在高溫段加熱溫度為1200℃保持一定時間后，將鋼錠從加熱爐中取出進(jìn)行鍛造。現(xiàn)有工藝加熱溫度較低，不能很好地改善鋼錠鑄態(tài)下成分的不均勻現(xiàn)象，同時，現(xiàn)有工藝在高溫段鋼錠保溫時間較短，且用鋼錠重量確定保溫時間，鋼錠高溫均勻化效果不理想，達(dá)不到預(yù)期效果。