[發明專利]一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811583447.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109371329B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 楊凡;梁初得;張國慶;張笑寧;李巖;徐先鋒
• 申請（專利權）人: 黃石華中模具材料研究所;湖北三冶重工科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C21D8/00;C21D1/26;C21D1/18
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 滕金葉

1.一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料，其特征在于：所述模具鋼材料含有下述重量百分比的成分：C：0.38～0.45%，Si：0.50～0.70%，Mn：0.40～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.20～5.50%，Ni：0.80～1.20%，Mo：1.40～1.80%，V：0.50～0.80%，W：1.40～1.80%，Nb：0.10～0.20%，Y：0.001～0.003%，B：0.001～0.005%，[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm，余量為Fe；

所述耐高溫人工水晶成型模具鋼材料的制備方法，包括下述步驟：

（1）配料：采用50%的新鐵料，20%的返回鐵屑料，30%的返回鐵塊料，返回料中不得有油污、雜質、銹跡，合金烘烤備用；

（2）EBT冶煉：將配好的鐵料加入電弧爐進行冶煉，爐料熔清前加入活性鈣，調整并保持渣液流動性良好，能自動流渣，脫碳至脫碳量≥0.30%；取樣分析，化學成分調整至接近控制成分下限，出鋼，控制出鋼溫度為1650～1680℃；所述活性鈣中CaO含量≥90%，活性度≥300ml；

（3）LF精煉：設置精煉溫度為1560～1620℃，造渣劑以活性鈣為主，堿度控制在2.5～3.5，渣白后保持白渣時間大于30分鐘；除B、Y以外化學成分的微調在白渣下加入；吊包轉真空前10分鐘，保持溫度不低于1660℃；

（4）VD真空脫氣：脫氣時控制真空度≤67Pa，在此壓力下保持時間≥10分鐘，保持吹氬強度以鋼渣面翻滾而不溢出為準，脫氣至[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm后，加入Y、B元素合金，溫度達到1560℃時吊包澆注；

（5）澆注：模注下注法，澆注系統清潔干燥，避免外來夾雜物和氣體帶入鋼中；根據操作需求控制好澆注溫度和澆注速度，控制鋼液面在模內平穩、勻速上升；保護渣用量2kg/t,嚴禁鋼液面翻滾裸露；

（6）ESR電渣重溶：電渣重溶時，充填比為0.3～0.4，電極棒大頭朝下，即澆注時最后結晶時的低熔點及夾雜物富集區由后端變為前端，改變電極棒小頭朝下的傳統工藝，減少或消除電渣錠偏析；

（7）鋼錠退火：待料溫降至600～700℃，以80～100℃/h的升溫速度升溫至810～830℃，保溫（7+Q/4）h，再以30～40℃/h的降溫速度降溫至350℃以下，空冷；所述Q為鋼錠直徑；

（8）鍛造：開鍛溫度為1120℃～1160℃，鍛造比≥3.5～4.5，終鍛溫度為850℃～900℃，鍛造過程采用三墩三拔的十字交叉鍛造工藝；

（9）鋼材退火：裝爐溫度220～290℃，以80～100℃/h的升溫速率升溫至860～880℃，保溫5～6小時，以20～30℃/h的降溫速率降溫至500℃出爐；

（10）超細化熱處理：包括A、B兩道工序，具體工藝步驟如下：

工序A：裝爐溫度200～300℃，隨爐升溫至800～850℃，保溫2～3小時，然后快速升溫至1030～1050℃，保溫3～4小時，出爐，水冷；當鋼材表面溫度降溫至200～280℃時回爐；

工序B：裝爐溫度300～400℃，保溫2～3小時，升溫速度80～100℃/h的速度升溫800～850℃，保溫2～3小時，再升溫至860～880℃，保溫2～3小時，降溫速度40～50℃/h的速度降溫至700～750℃，保溫8～10h，隨爐冷至500℃，出爐；

（11）精整包裝：探傷鋸切、精整修磨、齊頭做字、包裝入庫。

2.根據權利要求1所述的一種耐高溫人工水晶成型模具鋼材料，其特征在于：所述模具鋼材料含有下述重量百分比的成分：C：0.41%，Si：0.60%，Mn：0.50%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.35%，Ni：1.0%，Mo：1.60%，V：0.65%，W：1.60%，Nb：0.15%，Y：0.002%，B：0.003%，[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm，余量為Fe。