[發明專利]一種新型稀土熱作模具鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201710997230.3
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN109695001B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 馮丹竹;趙坦;范劉群;李云;石峰濤;高立超;劉浩巖;李文斌;李廣龍;金耀輝
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C22C38/24;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/02
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本發明提供了一種新型稀土熱作模具鋼及其制備方法，該鋼板的成分按重量百分比計如下：C：0.46％～0.54％，Si：1.20％～1.60％，Mn：0.60％～1.10％，Cr：3.50％～4.50％，Mo：1.60％～2.50％，V：1.50％～2.50％，P≤0.015％，S≤0.03％，Nd：0.067％～0.086％，Er：0.056％～0.072％，[H]≤3.0ppm，[O]≤30ppm，余量為Fe及不可避免雜質。制備方法包括電爐熔煉、連鑄、加熱、熱軋、冷卻、熱處理，采用本發明生產出的熱作模具鋼具有優異的力學性能，且同時具有良好的伸長率和收縮率，具有優異的綜合性能。

技術領域

本發明屬于材料加工領域，尤其涉及一種新型稀土熱作模具鋼及其制備方法。

背景技術

隨著壓鑄、擠壓成型生產技術的日益推廣，模具工業得以快速發展，模具制造水平的高低已成為衡量一個國家加工制造業發展水平的重要標志之一。國內模具工業的快速發展，成品模具銷售額以年均20％以上的速度高速增長。但我國模具鋼材料生產企業良莠不齊，品質高低不等，部分高端模具材料需要從日本、瑞典等國進口。熱作模具鋼是用于熱擠壓、壓鑄的高溫高壓服役環境的主要模具鋼種。該模具鋼種的作業工況惡劣，在運行中反復受到熾熱金屬的加熱和冷卻介質的冷卻熱循環作用，極易在缺陷及薄弱部位形成疲勞源，并擴展形成裂紋失效。國內模具鋼技術的發展以跟隨國外先進技術形式進行探索，主要從調整化學成分，開發設計新型熱作模具鋼材料著手，減少內部缺陷，使其組織均勻細小，提高等向性能，降低出現薄弱部位的可能，從而提高熱作模具鋼的綜合性能。

目前，熱作模具鋼的合金化思路包括降硅增鉬，國內外學者普遍認為，熱作模具鋼中的硅含量(質量分數)以0.5％～0.8％為宜，因為當硅量較高時，會增加鋼的回火脆性，同時還會增加鋼的脫碳敏感性，并使碳化物的聚集過失效速度增大，以至于難以控制。但也有文獻指出，在鋼的淬火過程中，較高的硅可以有效增加鋼中的殘余奧氏體，提高鋼的韌性及基體的回火穩定性，增強鋼的熱疲勞抗力。

上海大學的研究成果《H13改進型熱作模具鋼的組織與性能》(《鋼鐵研究學報》，2013年，第25卷第5期，計天予，吳曉春)研究了一種新型改良熱作模具鋼，增加了硅和錳的含量，降低釩的含量，同時Si和Mn的量比為1:1，改良的熱作模具鋼具有較好的強韌性、熱穩定性能，但降低了等向性能。

專利《一種高硅高錳熱作模具鋼及其制備方法》(申請號201010256440.5)公開的熱作模具鋼化學成分組成(質量分數)：C：0.3％-0.4％，Si：1.2％-1.8％，Mn：0.6％-1.5％，Cr：3.5％-4.5％，Mo：0.8％-1.0％，V：0.3％-0.5％，P≤0.03％，S≤0.03％，使熱作模具鋼具有高抗回火穩定性，以及良好的韌性，但不能保證等向性能。

《一種兼有耐高溫和高韌性的熱作模具鋼及其制法》(公開號：CN105950962A)，公開的熱作模具鋼主要化學成分組成(質量分數)：C：0.50％-0.65％，Si：0.7％-1.3％，Mn：0.6％-1.0％，Cr：2.5％-4.5％，Mo：2.7％-4.5％，V：0.5％-1.1％，P0.02％，S0.0005％，余量為Fe。

專利《一種熱作模具鋼及其制造方法》(CN200510118306.8)公開的熱作模具鋼合金元素組成為(質量分數)：C：0.40％-0.47％，Si：0.60％-1.00％，Mn：0.30％-0.80％，P、S≤0.030％，Cr：2.20％-2.70％，W：0.90％-1.20％，Mo：0.80％-1.00％，V：0.70％-1.00％，其余為Fe和雜質元素。

上述發明均通過對熱作模具鋼各成分用量的改進，使得熱作模具鋼具有高韌性和良好的耐高溫性能，但硬度的均勻性較差。