[發明專利]一種氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202211682701.9
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN116179943A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 遲宏宵;馬黨參;周健;樊譯
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/42;C22C38/48;C22C38/52;C22C33/04;C21D1/26;C21D9/00;C22B9/18;C21D1/84;C21D1/18;C21D6/04
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 岳淵淵

本發明公開了一種氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼及其制備方法，屬于工模具鋼技術領域，解決了現有技術中耐蝕塑料模具鋼硬度、耐蝕性和耐磨性不能同時兼顧的問題。氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼的組分以質量百分比計包括：C：0.25％～0.50％，Si：≤1％，Mn：≤1％，Cr：15.0％～20.0％，Ni：0.005％～2.0％，Mo：0.9％～3.0％，V：≤0.20％，N：0.35％～0.60％，余量為Fe及不可避免的雜質。本發明的氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼具有優異的力學性能和耐蝕性。

技術領域

本發明屬于工模具鋼領域，特別涉及一種Cr-Ni-Mo-N復合合金化、氮分配式強化高硬度、高耐磨，綜合性能優異的耐蝕鋼及其制備方法。

背景技術

耐蝕塑料模具鋼作為模具鋼中的高端產品，主要用于成形溫度較高的特種工程塑料及含阻燃劑的塑料，該原料在熔融狀態下會分解產生大量腐蝕性氣體，如氯化氫、氟化氫和二氧化硫等，對所用的塑料模具型腔產生腐蝕作用，導致模具的使用壽命減少。因此，此類模具應具備一定的耐腐蝕性能。隨著廉價氮元素對鋼材性能的有益作用日漸顯著，在塑料模具鋼中加入氮元素開始得到關注與發展。氮元素的加入不僅不會影響不銹鋼的其他性能，還能夠部分替代昂貴Ni及其它合金元素來提高模具鋼的耐腐蝕性能。常用的耐蝕塑料模具鋼為4Cr13、9Cr18等，屬于馬氏體類型不銹鋼。但是目前的此類鋼種多存在碳化物偏析嚴重、組織均勻性差、耐蝕性不足等問題，制約了該類型鋼的品質穩定化和市場高端化，其性能還有待于進一步提高。

發明內容

鑒于上述情況，本發明旨在提供一種氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼及其制備方法，用于解決現有的高氮耐蝕塑料模具鋼存在碳化物偏析嚴重、組織均勻性差；硬度、耐蝕性和耐磨性不能同時兼顧的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼，氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼的組分以質量百分比計包括：C：0.25％～0.50％，Si：≤1％，Mn：≤1％，Cr：15.0％～20.0％，Ni：0.005％～2.0％，Mo：0.9％～3.0％，V：≤0.20％，N：0.35％～0.60％，余量為Fe及不可避免的雜質。

進一步的，氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼的組分還添加選自下列元素中的一種或幾種，以質量百分比計，包括：W≤0.5％，Cu≤0.5％，Nb≤0.05％，Co≤0.5％，稀土元素≤0.05％。

進一步的，氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼的組分以質量百分比計包括：C：0.26％～0.49％，Si：0.3％～0.9％，Mn：0.25％～0.9％，Cr：15.2％～20.0％，Ni：0.006％～2.0％，Mo：0.95％～3.0％，V：≤0.20％，N：0.35％～0.60％，余量為Fe及不可避免的雜質。

本發明還提供了一種氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼的制備方法，用于制備上述的氮分配式強化高硬度高耐磨耐蝕鋼，包括：

步驟1、冶煉、澆注得到電極坯，對電極坯進行緩冷或保溫退火處理；

步驟2、對電極坯經加壓電渣爐重熔，澆鑄成鋼錠，對鋼錠進行緩冷或保溫退火處理；

步驟3、對鋼錠進行鍛造得到鍛坯；

步驟4、對鍛坯進行彌散化處理；

步驟5、彌散化處理后的鋼材進行退火處理；

步驟6、將退火后的鋼材進行淬火處理，隨后進行深冷處理，再進行回火處理。

進一步的，步驟3中，鍛造包括：將鋼錠充分加熱并保溫后進行鍛造；加熱溫度控制為1160～1200℃，保溫時間為10～15h。

進一步的，步驟3中，始鍛溫度為1150～1200℃，終鍛溫度為830～860℃。