专利名称：热强耐蚀钢及其制备和热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢及其制备和热处理方法。
背景技术：
热作模具钢主要用于热锻模、热挤压模、压铸模以及等温锻造模具等。热作模具要求在工作温度下具有较高的强韧性、抗氧化性、耐磨性、热稳定性、冷热疲劳性能及耐蚀性。 热作模具钢以优良的红硬性而倍受青睐，其经历了低Cr-Mo系、高Cr的H系和中Cr的QRO 系列三代的发展。HOTVAR具备优良的常温力学性能和高温特性。但其常温耐蚀性和高温抗氧化性不能满足某些特殊场合(需长期存放后使用或热挤压模具)的需求。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种具备良好高温力学性能与常温耐蚀性能的热强耐蚀钢及其制备和热处理方法。热强耐蚀钢按照质量百分含量由0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、 2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的Μη、0· 5%~ 1.5%的Si和余量的狗组成。热强耐蚀钢按照质量百分含量由0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、 2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Μη、0· 5%~ 1.5%&Si，0. 1.0%的稀土 Ce，余量为!^e组成。制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按照上述热强耐蚀钢的各成分配比用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过扩散退火和锻造处理，在1080°C 固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。本发明热强耐蚀钢中的碳含量0. 45% 0. 55%，保证了热强耐蚀钢的强度；铬含量为3. 5% 4. 5%可保证热强耐蚀钢具有一定的耐蚀性能；钼、钒、铌尤其是铌的添加有利于热强耐蚀钢热强性的提高。本发明的优点是耐蚀钢可以在保证高温力学性能的前提条件下具备一定耐蚀性， 与参比钢种HOTVAR相比更耐蚀，可以在一些腐蚀场合下取代H0TVAR，满足对该类型合金对耐蚀性的要求。热强耐蚀钢的回火组织为回火马氏体及其上弥散分布的碳化物。热处理工艺下热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为 18. 6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达1245MPa， 600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。热强耐蚀钢在5% NaCl溶液中腐蚀速率为 0. 0443mm/y，根据国家标准评定为耐蚀等级。并在600°C下具有抗氧化性。
图1是具体实施方式
十七中经过1080°C淬火后热强耐蚀钢的组织形貌图；图2 是具体实施方式
十九中经过980°C淬火后热强耐蚀钢的组织形貌图；图3是具体实施方式
二十中经过1120°C淬火后热强耐蚀钢的组织形貌图；图4是具体实施方式
二十一中经过 1080°C淬火后不同回火温度下热强耐蚀钢的冲击韧性曲线；图5是具体实施方式
二十一中在600°C回火温度下热强耐蚀钢的组织形貌图；图6是具体实施方式
二十一中在580°C回火温度下热强耐蚀钢的组织形貌图。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式中热强耐蚀钢按照质量百分含量由0.45% 0. 55% 的 C、3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5%的Μη、0. 5% 1. 5%的Si和余量的!^e组成。本实施方式中热强耐蚀钢在5% NaCl溶液中腐蚀速率为0. 0443mm/y，根据国家标准评定为耐蚀等级。并在60(TC下具有抗氧化性。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是热强耐蚀钢按照质量百分含量由0. 50%的C、4%的Cr、3%的Mo、1 %的V、0. 1 %的Nb、1 %的Mn、1 %的Si和余量的组成。本实施方式中热强耐蚀钢在5% NaCl溶液中腐蚀速率为0. 0443mm/y，根据国家标准评定为耐蚀等级。并在60(TC下具有抗氧化性。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是热强耐蚀钢按照质量百分含量由 0. 53% 的 C、3. 8% 的 Cr、3. 2% 的 Μο、1· 2% 的 V、0. 15% 的 Nb、l. 2% 的Μη、1· 2% 的 Si和余量的!^e组成。
具体实施方式
四本实施方式中热强耐蚀钢按照质量百分含量由0.45% 0. 55% 的 C、3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5%&Si，0. 1.0% 的稀土 Ce，余量为!^e 组成。本实施方式中热强耐蚀钢在5% NaCl溶液中腐蚀速率为0. 0443mm/y，根据国家标准评定为耐蚀等级。并在60(TC下具有抗氧化性。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是热强耐蚀钢按照质量百分含量由0. 50% 的 C、4% 的 Cr、3% 的 Mo、l% 的 V、0. 的 Nb、l% 的 Mn、l% 的 Si， 0. 5%的稀土 Ce，余量为！^组成。本实施方式中热强耐蚀钢在5% NaCl溶液中腐蚀速率为0. 0443mm/y，根据国家标准评定为耐蚀等级。并在60(TC下具有抗氧化性。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四不同的是热强耐蚀钢按照质量百分含量由0. 53% 的 C、3. 8% 的 Cr、3. 2% 的 Mo、1.2%&V、0. 15 % 的 Nb、1. 2 % 的 Mn、 1.2%的Si，0.8%的稀土 Ce，余量为!^e组成。
具体实施方式
七本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5%的Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1.5%的乂、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5% 的 Si 和余量狗的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过1200°C扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火， 即完成对热强耐蚀钢的热处理。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中淬火温度为 1050 IlOOO。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中淬火温度为 1105 1150 。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中回火温度为 580 "C。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中回火温度为 600 "C。
具体实施方式
十二 本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5% 的Mo、0. 5% 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的Μη、0. 5% 1. 5% 的 Si，0. 1 % 1. 0 %的稀土 Ce和余量为Fe的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、 将铸态合金经过1200°C扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C 1200°C 淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
十二不同的是步骤二中淬火温度为 1050 1100°C。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
十二不同的是步骤二中淬火温度为 1105 1150°C。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
十二不同的是步骤二中回火温度为 580 0C ο具体实施方式
十六本本实施方式与具体实施方式
十二不同的是步骤二中回火温度为600°C。
具体实施方式
十七本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和余量狗的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过1200°C 扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在1080°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。由图1看出热强耐蚀钢经过1080°C淬火该钢种可获得较好的强韧性匹配，韧性最好，强度较高。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
十八本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和余量狗的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过1200°C 扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在1100°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。本实施方式中经过1100°C淬火的钢种比经过1080°C淬火的钢种韧性偏差但强度提尚。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
十九本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5% 的Si和余量狗的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过1200°C 扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C淬火，再在520°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
二十本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45 % 0. 55 %的C、3. 5 % 4. 5 %的Cr、2. 5 % 3. 5%的 Μο、0· 5%~ 1. 5%的 V、0. 05% 0. 2%的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0· 5%~ 1. 5%的Si，0. 1. 0%的稀土 Ce和余量为!^e的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金； 二、将铸态合金经过1200°C扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在1120°C淬火， 再在640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。热处理后热强耐蚀钢的抗拉强度可为1915MPa，屈服强度可为1685MPa，断面收缩率可为18.6%，延伸率可为8. 01%，硬度可为MHRC，冲击韧性可为9. 8J。热处理后的热强耐蚀钢还具有优良的高温力学性能，400°C时抗拉强度达1778MPa，600°C时抗拉强度达 1245MPa，600°C回火3次红硬性测试结果为52. 6HRC。
具体实施方式
二十一本实施方式中制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、 按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5%的Cr、2. 5% 3. 5% 的 Mo、0. 5% 1.5%的乂、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5% 1. 5% 的 Μη、0. 5% 1.5% 的Si和余量狗的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过1200°C 扩散退火处理3小时，在锻造比大于3 1、950°C 1050°C的条件下锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在1080°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。
权利要求
1.热强耐蚀钢，其特征在于热强耐蚀钢按照质量百分含量由0.45% 0.55%的C、 3. 5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的Μη、0· 5%~ 1. 5%的Si和余量的Fe组成。
2.热强耐蚀钢，其特征在于热强耐蚀钢按照质量百分含量由0.45% 0. 55%的C、3.5% 4. 5% 的 Cr、2. 5% 3. 5% 的Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5%的 Μη、0. 5% 1. 5%的 Si，0. 1. 0%的稀土 Ce，余量为!^e 组成。
3.权利要求1所述热强耐蚀钢的制备和热处理方法，其特征在于制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45% 0. 55^^9(^3.5%-4.5% 的 Cr,2. 5%~ 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Μη、0. 5% 1. 5%的Si和余量!^e的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过扩散退火处理和锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。
4.根据权利要求3所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中淬火温度为 1050 1100°C。
5.根据权利要求3所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中淬火温度为 1105 1150°C。
6.根据权利要求3所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中回火温度为 580°C 600°C。
7.权利要求2所述热强耐蚀钢的制备和热处理方法，其特征在于制备和热处理热强耐蚀钢的方法如下一、按热强耐蚀钢中各成分质量百分含量0. 45% 0. 55%的C、3. 5% 4. 5% 的 Cr,2. 5%~ 3. 5% 的 Μο、0· 5%~ 1. 5% 的 V、0. 05% 0. 2% 的 Nb、0. 5%~ 1. 5% 的Mn、0. 5 % 1. 5 %的Si，0. 1 % 1. 0 %的稀土 Ce和余量为!^e的比例用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过扩散退火处理和锻造处理，在1080°C固溶2小时正火后在850°C保温2小时退火，然后在980°C 1200°C淬火，再在520°C 640°C回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。
8.根据权利要求7所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中淬火温度为 1050 1100°C。
9.根据权利要求7所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中淬火温度为 1105 1150°C。
10.根据权利要求7所述制备和热处理热强耐蚀钢的方法，其特征在于步骤二中回火温度为580°C 600°C。
全文摘要
热强耐蚀钢及其制备和热处理方法，它涉及一种钢及其热处理方法。本发明的目的是为了提供一种具备良好高温力学性能与常温耐蚀性能的热强耐蚀钢及其制备和热处理方法。热强耐蚀钢由C、Cr、Mo、V、Nb、Mn、Si和Fe组成。制备和热处理方法如下一、按照上述热强耐蚀钢的各成分配比用中频真空熔炼炉冶炼得到铸态合金；二、将铸态合金经过扩散退火处理和锻造处理，在1080℃固溶2小时正火后在850℃保温2小时退火，然后淬火、回火，即完成对热强耐蚀钢的热处理。本发明热强耐蚀钢中的碳保证了热强耐蚀钢的强度；铬保证热强耐蚀钢具有一定的耐蚀性能；钼、钒、铌尤其是铌的添加有利于热强耐蚀钢热强性的提高。
文档编号C22C38/26GK102181787SQ20111009115
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者刘勇, 刘海亮, 崔聪聪, 朱景川, 来忠红 申请人:哈尔滨工业大学