[其他]高性能熱作模具鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86101666
• 申請日: 1986-03-29
• 公開（公告）號: CN86101666A
• 公開（公告）日: 1987-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任民恩;張梅清;劉建華;王世章;朱景璋;訾忠賢
• 申請（專利權(quán)）人: 冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院;撫順鋼廠
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24
• 代理公司: 冶金專利事務(wù)所
• 代理人: 成光祜

本發(fā)明屬于合金模具鋼領(lǐng)域。主要適用于高溫高負荷條件下的熱作模具。

當前，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的高合金熱作模具鋼主要有兩種：即4Cr₅MoV₁Si（《模具用鋼和熱處理》，馮曉曾等著，1984年7月出版）和3Cr₂W₈V（GB1299-77）。相應(yīng)于這兩個鋼號的其它外國鋼號有美國的H₁₃、H₂₁，西德的X₄₀CrMoV₅₁、X₃₀WCrV₉₃、日本的SKD₆1、SKD₅（《Thysson Edelst.Techn.Ber》1979年第3期，181～185）。4Cr₅MoVlSi鋼有較好的高溫強度和良好的韌性以及淬透性，已成為各國，特別是西歐各國通用的熱作模具鋼。但該鋼的高溫強度仍較低，600℃溫度下的強度為64kgf/mm²。只能在500～550℃溫度范圍內(nèi)應(yīng)用。3Cr₂W₈V鋼也是廣泛應(yīng)用的熱作模具鋼，它的溫度強度優(yōu)于4Cr₅MoVlSi鋼，600℃時的高溫強度達85kgf/mm²。可在600℃下使用。它的缺點是當使用溫度大于600℃，其高溫強度不足，另外，抗熱震性能差，在需要水冷的條件下易產(chǎn)生早期開裂;淬透性不足;韌性不足。因此，模具使用壽命低，給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴重的影響。

本發(fā)明的目的在于提供一種高溫性能優(yōu)于4Cr₅MoVlSi，全面性能優(yōu)于3Cr₂W₈V，且可在600℃以上溫度應(yīng)用的高性能熱作模具鋼。

本發(fā)明高性能熱作模具鋼的化學成分（重量%）為：0.35～0.44%C，0.20～0.50%Si，0.80～1.10%Mn，2.40～3.00%Cr，2.00～2.50%Mo，1.10～1.50%W，1.10～1.30%V。

在化學成分設(shè)計上，本發(fā)明具有如下特點：采用了以釩的碳化物MC為主的強化相，從而使鋼能在較好的韌性條件下仍能保持比較高的高溫強度。3Cr₂W₈V鋼在使用條件下的碳化物主要是M₆C和M₇C₃，與MC相比，它們在回火或使用時較不穩(wěn)定，容易聚集、長大，從而降低了高溫性能，而MC強化相則克服了這一缺點。為確保良好的韌性和較高的高溫強度，采用較低的碳量，以錳來提高淬透性。鉻除了與碳形成一定的碳化物外，還具有提高大尺寸鋼材淬透性和抗氧化的作用，但為了確保MC型碳化物，鉻含量應(yīng)小于3%。鉬和鎢是強烈形成碳化物的元素，鉬的加入大大提高淬透性，鎢的加入提高了抗回火穩(wěn)定性，另外，保持一定數(shù)量的鉬、鎢形成的M6C型碳化物，對MC的穩(wěn)定化有益處，Mo、W加入量以（ (W)/2 +Mo）＝2.55～3.50為宜。為了保證形成以MC型為主的碳化物，釩含量必須大于1.1%。

本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單。可采用電弧爐、真空爐冶煉。熱加工可采用鍛、軋。鍛造加熱溫度為1100～1150℃，終鍛溫度≥850℃。熱處理一般采用調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度為1060～1110℃，回火溫度為550～650℃。

根據(jù)本發(fā)明化學成分范圍所生產(chǎn)的熱作模具鋼，具有優(yōu)異的高溫強度和韌性，以及良好的抗回火穩(wěn)定性。為了比較，在本發(fā)明進行試驗的同時，將3Cr₂W₈V鋼置于與本發(fā)明完全相同的冶煉加工和性能測試等試驗條件下，進行了對比試驗，所得結(jié)果分別列入下列的各表中。表1、2列舉了兩個鋼號在不同回火溫度下和同一回火溫度不同回火時間下的硬度值。表3、4列舉了兩個鋼號在室溫和高溫下的缺口沖擊韌性。表5列舉了兩個鋼號的高溫性能。由上述各表中看出，在高溫強度、缺口沖擊韌性和抗回火穩(wěn)定性等諸方面，本發(fā)明均全面優(yōu)于3Cr₂W₈V

表1????不同回火溫度下的硬度

鋼。本發(fā)明可在≥650℃溫度條件下滿意地工作。

表2 回火時間對硬度的影響（淬火溫度本發(fā)明為1060℃，3Cr₂W₈V鋼為1100℃）