[發明專利]一種特厚熱軋高合金熱作模具鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201910398547.4
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110195186B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 趙坦;馮丹竹;范劉群;隋軼;尤曉明;李云;李廣龍;李文斌;金耀輝;石峰濤
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/54;C21D1/18;C21D8/02
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本發明提供了一種特厚熱軋高合金熱作模具鋼及其制備方法,該模具鋼的成分按重量百分比計如下：C：0.24％～0.30％，Si：0.36％～0.40％，P：≤0.010％，S：≤0.005％，Mn：0.45％～0.55％，Cr：0.90％～1.20％，Ni：0.55％～0.95％，Cu：0.50％～1.00％，W：0.30％～0.50％，Als：0.015％～0.030％，B：0.0005％～0.0035％，其余為Fe和不可避免的雜質。制備方法包括冶煉?大板坯連鑄?坯料預處理?真空組坯?焊縫局部改性?再加熱?高等向模塊軋制?模塊后處理?熱處理；應用本發明生產的熱作模具鋼具有高拋光度、高內部質量、高等向性能。

技術領域

本發明屬于金屬材料生產技術領域，尤其涉及種特厚熱軋高合金熱作模具鋼的制備方法。

背景技術

模具制造業未來的趨勢是將向大型、精密、長壽命、高效率方向發展，開發更多具有優異性能的，更高效、更綠色的短流程的新型生產模式和模具鋼成為未來的重要攻關方向。

模具行業被稱為制造業之母，可以說制造業水平的提升同模具鋼的質量及技術革新息息相關。世界各國主要采用三種方式提高模具鋼的質量，一是通過優化模具鋼的成分和開發新鋼種，二是改進模具鋼的生產流程和優化工藝制技術，三是針對特定用途的裝備技術改造和綜合利用。如，申請號201611205030.1的申請專利《高合金熱作模具鋼的制備工藝》、申請號201710203441.5的申請專利《一種熱作模具鋼鍛件的制造工藝》等。

目前國內外精密模具用鋼產品主要采用大型模鑄錠、電渣錠進行鍛造方式生產，如申請號201510689315.6的專利《一種高韌性、高等向性大截面熱作模具鋼的生產方法》，采用電渣重熔后的鋼錠兩次均質，兩次鍛造，用于消除鋼坯中的液析碳化物以及枝晶偏析所產生的帶狀組織，工藝復雜，能源消耗高。申請號201610459770.1的專利《一種熱作模具鋼板及其制備方法》提出了采用模鑄鋼錠-軋制的一種解決方案，但是從生產形式上和性能方面并未看出軋制工藝對模鑄方式決定的材料固有的偏析組織、初生相控制的有效手段，僅僅是在流程進行了簡化，而且同樣采用了高Mo的高成本成分設計。此外，由于鋼錠的凝固方式，在凝固末端往往會產生大量的縮孔、偏析等缺陷，凝固末端產生大量的共晶低熔點及雜質產物，而且越是大型錠模缺陷越是難以控制，此外對于對組織均質化有極高要求的模具產品來說，模鑄鋼錠的缺陷分布曾現V型分布，這同連鑄坯規律性的中心偏析不同，很難進行規律型控制。冶金工作者采用不同的冒口形式以及鍛造方式，往往只能減輕這種偏析的程度以及不規律性趨勢，不能從根本上消除。另一方面采用冒口補縮的生產方式本身，決定了坯料的成材率只能在80％以下，帶來巨大的材料損耗。因此從材料發展和有效利用兩方面考慮，發展新型的坯料以及模具鋼生產工藝成為必須。

申請號201510789402.9的專利一種特厚碳素模具鋼板的生產方法，采用了更為純凈、組織規律性更強的連鑄坯料，該方法用于生產碳含量0.4-0.5％左右的45#、50#鋼，無法滿足高合金產品的組坯。申請號201210264180.5的專利一種150-400mm塑料模具用鋼板的生產方法，介紹了一種復合組坯，多種焊接方法組合焊接的技術，工序復雜，但是仍無法滿足更高碳更高合金的模具鋼組坯。

申請號201711079372.8的專利一種200-350mm厚高探傷要求中碳合金模具鋼板及其制造方法，采用復合組坯但是并沒有提供復合工藝，且制造方法同201210264180.5相似，僅適用于所述的中碳合金鋼，而且采用的加溫復合方法，極易造成鋼坯氧化，這對于要求高均質性的模具產品來說是不利的。

此外上述幾個專利都需要優選坯料加上增加壓縮比的方式提高產品的探傷質量，但是一方面這種方法對于連續化生產來說不易實施的，因為用于復合的坯料往往單重較大，而對于不同連鑄階段連鑄坯內部質量千差萬別，此外采用三倍以上壓縮比生產的鋼板，探傷僅能達到φ3mm水平，這對于精密模來說是遠遠不夠的，僅能用于一般模架的加工，且存在砂眼等缺陷的風險。此外，對于有高等向性要求的材料，采用復合技術尚無解決方案。