[發明專利]一種熱作模具鋼鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 202010562686.9
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111876662B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 何廣霞;黃軍;苗丕峰;吳揚;葛恒貴;儲煒清;李國忠;許曉紅;白云
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/60;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 趙海波

本發明涉及一種熱作模具鋼鋼板的制造方法，熱軋成型步驟：(1)鋼水冶煉；(2)鋼水澆鑄成鋼錠，鋼錠脫模后加罩緩冷48小時以上，緩冷結束后表面帶溫清理；(3)開坯軋制：對鋼錠再加熱，軋至預制板坯，預制板坯下線堆緩冷，表面清理、切帽口；(4)二次軋制：預制板坯再加熱，設置開軋溫度1050～1150℃，單道次壓下量控制在20?70mm，軋制完成后下線加罩堆緩冷，緩冷至室溫；(2)熱處理：鋼板依次進行退火、淬火、回火，其中退火是要實現組織均勻，淬火采用風冷獲得馬氏體組織，回火是要獲得馬氏體回火組織和細小的碳化物。鋼板內部致密性非常高，滿足了熱作模具鋼芯部質量的苛刻要求；熱處理后晶粒度≥7.0級，組織均勻，具有較好的抗回火軟化能力。

技術領域

本發明屬于鐵基合金領域，尤其涉及一種熱作模具鋼鋼板的制造方法。

背景技術

模具材料一般分為冷作模具、熱作模具和塑料模具，模具性能的好壞最主要體現在材料的使用壽命上。當前，對于中低檔模具材料，國內企業普遍可以生產，但是對于高檔模具材料，主要還是依賴于進口。據統計，我國模具每年消耗近百億元，熱作模具鋼消耗總量達到10萬噸以上，為各類合金工模具鋼產量的首位，這其中進口熱作模具鋼占據消耗總量大半。

熱作模具鋼為例，一般要求材料具備高淬透性、高耐磨性、高韌度、高抗熱裂能力及高耐熔損性能等，這要求材料在成分控制、純凈度、致密度、性能的均勻性等方面均得到良好的控制。

發明內容

本發明的目的主要是提供一種熱作模具鋼鋼板及其制造方法。

本發明的熱作模具鋼鋼板，屬于高碳高合金鋼，鋼板最大生產厚度可達110mm。芯部性能優異，全截面硬度差能夠被控制在2.0HRC以內，表明鋼板的性能均勻性較好；按照GB/T 10561 A法檢驗夾雜物，夾雜物總級別不大于2.5級；鋼板探傷滿足≤Φ2.0mm的缺陷當量水平，表明該鋼板的內部致密性非常高，滿足了對高性能要求熱作模具鋼芯部質量的苛刻要求；熱處理后鋼板的晶粒度≥7.0級，組織均勻，鋼板具有較好的抗回火軟化能力。此外，相應的制備方法較該模具鋼的鍛件具有生產成本低、生產周期短的優點，便于推廣應用。

本發明熱作模具鋼鋼板的獲得主要包括元素組分的設計和制造方法的設計。

其中，合金元素：按質量百分比計為C：0.52～0.62％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.40～0.80％，Ni：1.70～3.00％，Cr：0.70～1.10％，Mo：0.40～0.60％，Al：0.02～0.05％，V：0.10-0.25％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Sb：≤0.003％，Sn：≤0.010％，As：≤0.012％，H：≤0.0002％，其余為Fe和不可避免的雜質。

合金元素中，C能夠顯著提高鋼板的強度和硬度，同時C能夠增加淬透性，所以C控制在0.52～0.62％；Si主要作為煉鋼時的還原劑和脫氧劑使用，有一定的固溶強化作用，所以Si控制在0.10～0.30％；Mn通過固溶強化提高鋼的強度，對韌性也有利；Ni能夠提高鋼的韌性和塑性，同時也增加強度，本發明的Ni控制在1.70～3.00％；Cr能大幅提高的淬透性，提高鋼的強度和硬度，但同時降低鋼的韌性和塑性；Mo存在于固溶體和碳化物中，可提高淬透性和強度及回火穩定性，提高熱作模具鋼在一定溫度下使用的穩定性；Al是煉鋼過程中脫氧元素，且能起到細化晶粒的作用，另外適量的Al含量有助于提升鋼鐵材料的抗氧化性和抗腐蝕性能；V與C形成的碳化物，可提高高溫高壓下鋼種抗氫腐蝕能力；V是模具材料中常使用的元素，其固溶性好，形成的V(N,C)在沉淀強化方面具有獨特的優勢，本發明控制V的范圍在0.10-0.25；P、S是有害元素，P增加鋼的脆性，降低塑性和冷加工性能，S降低鋼的延展性和韌性，在熱加工過程中造成裂紋，故盡量減少P、S含量；Sb、Sn、As是有害元素，容易在晶界偏析，降低鋼的抗回火脆化性能，應盡量減少；H在鋼鐵材料中容易形成白點，增加鋼的氫脆傾向，應盡量降低其含量。

本申請鋼板是以鋼錠軋制成材，步驟包括：