[發明專利]一種高端熱作模具鋼的優化方法和工藝步驟

在審

• 申請號: 201810056455.3
• 申請日: 2018-01-21
• 公開（公告）號: CN108265232A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 范國勇
• 申請（專利權）人: 浙江嵊州元豐模具有限公司
• 主分類號: C22C38/22
• 分類號: C22C38/22;C22C38/24;C22C38/02;C22C38/04;C22C33/04;C21D8/00
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本發明提供一種高端熱作模具鋼的優化方法和工藝步驟，在國家標準模具鋼H13的基礎上，采用優化原料配方、優化熔煉工藝、優化熱處理工藝三管齊下，結合了H13的高穩定性，進一步提高了抗熱疲勞性、抗回火性能，具有更好的熱強韌性，明顯提高了模具的使用壽命。具備以下特點和優勢：1.高純凈度，提高模具的疲勞壽命；2.高等向性，優異的抗沖擊開裂；3.優異的強韌性和極佳的耐磨性；4.優異的淬透性，高溫熱處理時的尺寸穩定性；5.優異的耐熱沖腐蝕性、極佳的抗熱龜裂性能。

技術領域

本發明涉及機械零件成型技術領域，具體涉及一種高端熱作模具鋼的優化方法和工藝步驟。

背景技術

隨著模具工業的迅速發展，越來越多的零件采用壓鑄、熱擠壓、熱鍛成形工藝。目前我國廣泛應用的熱作模具鋼主要是國標H13(4Cr5MoSiV1)，具有良好的韌性和熱疲勞性能，應用于鋁壓鑄模、熱鍛模等產品，特別是近年來我國汽車工業的飛速發展，汽車部件鋁壓鑄模、熱鍛模的需求量更是井噴式增長，每年開設此類模具在10000萬套以上。

鋁合金壓鑄模、熱鍛模的服役條件較為苛刻，鋁合金熔液的溫度通常在650～700℃左右，熱鍛產品溫度在1000℃左右，模具在使用中要與高溫金屬接觸，模具型腔表面在短時間內驟然升到700℃，之后又迅速冷卻，這種急冷急熱過程會在模具表面產生應力，然而H13模具鋼能耐受的最高工作溫度為540℃，當使用溫度高于540℃時，其硬度迅速下降，即抗熱裂性能會根據溫度的升高而明顯下降，適應不了熱作模具在使用中急冷急熱的工作環境，模具在循環應力作用下服役，其表面容易產生疲勞裂紋、熔蝕等早期失效問題，影響模具的使用壽命。并且，與實際需求相比，H13鋼的純凈度、高溫強度與韌度、抗氧化性、回火穩定性、以及硬度、耐熱性能和導熱性能都需要有較大的提升。

模具合金鋼的特性主要是由其化學成分來決定的，Mo溶解于A中能提高鋼的淬透性，Mo是作為使模具鋼具有二次硬化的主要合金元素加入的；V是有效阻止A晶粒粗化的元素，也是在高溫下服役的鋼材的重要合金化元素。市場上投放的H13模具鋼是按國家標準生產的，但在實際應用時，因產品要求、生產條件、環境特點等與發達國家產品之間的差別還是很大。

模具鋼的質量指標之一是碳化物分布均勻性，H13鋼的含碳量不太高，僅為0.4％左右，但合金元素總量達8％，因此屬于過共析鋼，由于碳及合金元素的偏析，H13鋼中有時會出現亞穩定的共晶碳化物。這類碳化物一旦形成大塊的棱角狀，或堆集成網鏈狀。由于鋼錠凝固時的選分結晶，尤其是凝固后期枝晶偏析嚴重，在枝晶網胞邊緣產生連續粗大的碳化物，使金屬塑性急劇下降。熱加工退火后，貧碳區和富碳區交替分布形成帶狀組織，導致模具各向力學性能不一致，將會促使模具提前失效。

正是基于以上情況，我公司根據鋁壓鑄模具、熱鍛模具的工作特點，對熱作模具鋼H13進行了針對性的工藝改革，經反復試驗、多次改進，終于有了重大突破，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的在于提升熱作模具鋼的工藝性能，提供一種高端熱作模具鋼的優化方法和工藝步驟，具體內容以YFH-17模具鋼的生產工藝為例來展開。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

1.模具鋼化學成分(重量比)