[發明專利]一種模具鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202011095307.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112410684A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李棟
• 申請（專利權）人: 河冶科技股份有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C22C38/46;C22C33/06;C21D1/32
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 韓雪花

本發明公開了一種模具鋼，材料成分按質量百分比計，包括1.10?1.15％C，1.00?1.30％Si，0.25?0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.025％S，7.50?8.00％Cr，1.50?1.70％Mo，1.10?1.30％W，2.30?2.50％V，≤0.05％N，≤0.30％Ni，≤0.30％Co，0.10?0.15％Re，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明提高C含量Mo含量加入W元素，加入Re元素變質處理，材料的硬度及耐磨性提高，使用壽命比現有Cr8冷作模具鋼材料提高30?40％，且本發明的模具鋼淬火后極易得到高硬度細晶組織。

技術領域

本發明屬于模具鋼技術領域，具體是一種模具鋼及其制備方法。

背景技術

高硬度(≥50-53HRC)扁絲在冷軋過程中對模具有較大的切應力及壓應力，極易造成軋輥的崩口、開裂以及早期不耐磨，因此要求制造軋輥的材料硬度至少≥63HRC，最優應≥65HRC；在高硬度的同時應有高韌性。針對上述情況，目前異形扁絲軋輥主要使用硬質合金制備和Cr8冷作模具鋼，硬質合金制備的扁絲軋輥在保證高硬度72HRC的同時兼具較好的韌性。但硬質合金成本高，給客戶帶來的成本壓力巨大。市面上Cr8冷作模具鋼制備的扁絲軋輥因自身碳含量及合金含量的限制，在保證軋輥使用韌性的前提下硬度最高達到63HRC，難以滿足工況的使用要求，壽命極低。

發明內容

為解決硬質合金軋輥在使用過程中成本高，普通Cr8模具鋼壽命低的缺點，本發明提供一種模具鋼，具有高硬度，高耐磨，淬火后極易得到高硬度，使用成本較低。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種模具鋼,化學組分按質量百分比計包括：1.10-1.15％C，1.00-1.30％Si，0.25-0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.025％S，7.50-8.00％Cr，1.50-1.70％Mo，1.10-1.30％W，2.30-2.50％V，≤0.05％N，≤0.30％Ni，≤0.30％Co，Re0.08-0.1％。

本發明通過提高C含量V含量加入W元素控制N元素加入稀土孕育，綜合考慮不同元素碳化物在淬火過程中溶入奧氏體的規律與其細化晶粒的作用，采用專用工藝制備，具有高硬度，高耐磨，淬火后極易得到高硬度，使用成本較低。

C元素的作用，C元素是碳化物的組成元素之一，部分元素固溶于基體，提高基體強度。C元素含量不高于1.15％，以保證鋼水在凝固過程中VC不產生長大；C元素不低于1.10％，以保證熱處理后達到合適的硬度。

W元素的作用，W元素是中碳化物形成元素，與碳元素形成M₆C碳化物，該碳化物阻止晶粒的長大，提高鋼的高溫硬度及耐磨性；W元素含量不高于1.30％；以保證鋼水在凝固過程中少產生M₆C骨骼狀的萊氏體組織，防止后期熱加工難以破碎，影響鋼的塑性；W元素不低于1.10％，以保證形成足夠的碳化物，提高鋼的耐磨性。

Mo元素的作用，Mo元素是中碳化物形成元素，在非平衡冷卻情況下，Mo元素形成的碳化物發生相變，產生亞穩態的M₂C碳化物，呈片狀的、扇形分布的M2C在凝固后冷卻后進行鍛造加熱、保溫時分解為細小的M₆C+MC，并使其易于分布均勻，增加鋼的韌性并提高其熱塑性；提高碳化物的穩定性以及鋼的強度耐磨性。

Cr元素的作用，Cr元素不低于7.50％以保證極大減少珠光體中碳的濃度及奧氏體中碳的極限溶解度，促進了碳化物的析出，提高鋼的強度與硬度，減緩奧氏體分解速率，顯著提高鋼的淬透性；Cr元素不高于8.00％以保證大顆粒M₂₃C₆碳化物的含量小于26％，以保證鋼的韌性，防止使用過程中崩刃。