专利名称：高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺，属于合金钢制造工艺技术领域。
背景技术：
冷作模具钢主要用于使金属在冷状态下变形的冷作模具。如冷冲裁模、冷冲压模、冷拉深模、压印模、冷挤压模、螺纹压制模、粉末压制模、冷镦模、冷挤压模、压弯模及拉丝模等。目前我国常用的冷作模具钢仍是高碳高铬模具钢Crl2MoV，D2等。Crl2MoV，D2虽然有较高的硬度和耐磨性，但其碳化物偏析严重，易导致方向性变形和强韧性降低，如果碳化物偏析过于严重易造成模具热处理后断裂。为了提高这类钢的强韧性，除了在工艺上进行改进外，还需开发一些新的冷作模具钢冷作模具钢。
发明内容
本发明的目的是提供一种高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺，以改善碳化物偏析，提高钢的强韧性和耐磨性。本发明的技术方案如下
高韧性高耐磨冷作模具钢中各化学组分的重量百分比为c O. 9-1. 1%、SiO. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V O. 15-0. 3%、Ti O. 05-0. 10%、CeO. 03-0. 05%、La O. 015-0. 030%、P ( O. 025%、S 彡 O. 015%，余量为铁和杂质。高韧性高耐磨冷作模具钢的加工工艺，包括如下步骤
(O熔炼炼钢原料选择含碳量小于O. 4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1520-1550°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15-20min前，投入锰、硅、钒等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度；
(2)钢水铸造成型钢锭将钢锭模预热至280-320°C，注入钢水，浇注温度为1480-1540°C保温40-50min后脱模保温缓冷，48小时后出炉；
(3)电渣重熔将钢锭作为自耗电极放入电渣重熔装置中进行二次精炼，降低气体和夹杂物的含量，获得成分均匀、组织致密、质量高钢锭；
(4)退火处理将电渣重熔后的钢锭加热至850-880°C，保温4-5小时，然后以20-300C /小炉冷至520-560°C，出炉空冷，清理表面缺陷；
(5)锻造将钢锭加热至1150-1250°C进行锻造，终锻温度950-970°C，锻造比
3-4:1，得到钢锻件；
(6)退火处理先以60-80°C/小时的升温速度将锻件加热至870-920°C，保温
4-5小时，以20-300C/小炉冷至710-740°C，保温2-4小时，再以30_40°C /小时冷却至450-480°C，出炉空冷；
(7)淬火回火采用高淬高回的热处理方式，即1060-1080°C淬火，520-540°C两次回火，每次回火2h ；(8)喷丸、抛光处理淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行模具抛光处理，可消除模具表面缺陷而提高模具寿命。所述步骤(I)中脱氧剂为纯铝。本发明的有益效果
本发明采用稀土元素Ce、La进行变质处理，可以改善冷作模具钢凝固过程中碳化物的偏析，有利于冷作模具钢性能的提高。本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理以及采用高淬高回的方式，使模具钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明的高韧性高耐磨冷作模具钢与现有的冷作模具钢相比，具有更高的耐磨性、强韧性以及抗回火稳定性。由于本发明冷作模具钢综合性能俱佳，可适用制作的模具范围广，可代替Crl2MoV，D2类钢模具提高其韧性和耐磨性，使其寿命大大提高，降低生产使用成本，减少或避免在大冲击载荷、工作速度高、高精度长寿命等特殊环境下使用模具寻在的不耐磨、韧性差崩刃、断裂等问题。
具体实施例方式高韧性高耐磨冷作模具钢中各化学组分的重量百分比为c O. 9-1. 1%、SiO. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V O. 15-0. 3%、Ti O. 05-0. 10%、CeO. 03-0. 05%、La O. 015-0. 030%、P ( O. 025%、S 彡 O. 015%，余量为铁和杂质。高韧性高耐磨冷作模具钢的加工工艺，包括如下步骤
(1)熔炼炼钢原料选择含碳量小于O.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1540°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15min前，投入锰、硅、钒等合金，然后投入O. 3%的脱氧剂纯铝，净化钢水的纯净度；
(2)钢水铸造成型钢锭将钢锭模预热至320°C，注入钢水，浇注温度为1520°C保温40min后脱模保温缓冷，48小时后出炉；
(3)电渣重熔将钢锭作为自耗电极放入电渣重熔装置中进行二次精炼，降低气体和夹杂物的含量，获得成分均匀、组织致密、质量高钢锭；
(4)退火处理将电渣重熔后的钢锭加热至860°C，保温5小时，然后以25°C/小炉冷至545°C，出炉空冷，清理表面缺陷；
(5)锻造将钢锭加热至1200°C进行锻造，终锻温度960°C，锻造比4:1，得到钢锻
件；
(6)退火处理先以70°C/小时的升温速度将锻件加热至890°C，保温5小时，以300C /小炉冷至720°C，保温3小时，再以30°C /小时冷却至460°C，出炉空冷；
(7)淬火回火采用高淬高回的热处理方式，即1080°C淬火，530°C两次回火，每次
回火2h ；
(8)喷丸、抛光处理淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行模具抛光处理，可消除模具表面缺陷而提高模具寿命。经检验，产物化学成分为CO. 98%、Si1. 02%、Mn O. 42%、Cr 8. 84%、Mo1. 83%、VO. 25%、Ti O. 084%、Ce O. 045%、La O. 022%、P O. 018%、S O. 011%，余量为铁和杂质。力学性
能为抗拉强度1820MPa，屈服强度1380MPa，伸长率14%，断面收缩率52%，冲击韧性值14J/
2
cm ο
权利要求
1.一种高韧性高耐磨冷作模具钢，其特征在于，该模具钢中各化学组分的重量百分比为C O. 9-1. l%、Si O. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V 0. 15-0. 3%、Ti0.05-0. 10%,Ce 0. 03-0. 05%,La 0. 015-0. 030%,P ( 0. 025%,S ( 0. 015%，余量为铁和杂质。
2.一种如权利要求1所述的高韧性高耐磨冷作模具钢的加工工艺，其特征在于包括如下步骤 (1)熔炼炼钢原料选择含碳量小于0.4%的废钢，将废钢加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1520-1550°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉15-20min前，投入锰、硅、钒等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脱氧剂，净化钢水的纯净度； (2)钢水铸造成型钢锭将钢锭模预热至280-32(TC，注入钢水，浇注温度为1480-1540°C保温40-50min后脱模保温缓冷，48小时后出炉； (3)电渣重熔将钢锭作为自耗电极放入电渣重熔装置中进行二次精炼，降低气体和夹杂物的含量，获得成分均匀、组织致密、质量高钢锭； (4)退火处理将电渣重熔后的钢锭加热至850-880°C，保温4-5小时，然后以20-300C /小炉冷至520-560°C，出炉空冷，清理表面缺陷； (5)锻造将钢锭加热至1150-1250°C进行锻造，终锻温度950-970°C，锻造比3-4:1，得到钢锻件；(6)退火处理先以60-80°C /小时的升温速度将锻件加热至870-920°C，保温4-5小时，以20-300C /小炉冷至710-740°C，保温2-4小时，再以30_40°C /小时冷却至450-480°C，出炉空冷； (7)淬火回火采用高淬高回的热处理方式，即1060-1080°C淬火，520-540°C两次回火，每次回火2h ；(8)喷丸、抛光处理淬火回火后，进行喷丸处理可以形成表面压应力层，改变淬火回火处理后的表面拉应力状态，进行模具抛光处理，可消除模具表面缺陷而提高模具寿命。
3.根据权利要求2所述的高韧性高耐磨冷作模具钢的加工工艺，其特征在于，所述步骤(I)中脱氧剂为纯铝。
全文摘要
本发明公开了一种高韧性高耐磨冷作模具钢及其加工工艺，该模具钢中各化学组分的重量百分比为C0.9-1.1%、Si0.8-1.2%、Mn0.2-0.5%、Cr7.5-9.0%、Mo1.7-2.2%、V0.15-0.3%、Ti0.05-0.10%、Ce0.03-0.05%、La0.015-0.030%、P≤0.025%、S≤0.015%，余量为铁和杂质。本发明采用稀土元素Ce、La进行变质处理，可以改善冷作模具钢凝固过程中碳化物的偏析，有利于冷作模具钢性能的提高。本发明采用了合理的热处理工艺，合适的退火处理以及采用高淬高回的方式，使模具钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明的高韧性高耐磨冷作模具钢与现有的冷作模具钢相比，具有更高的耐磨性、强韧性以及抗回火稳定性。
文档编号C22C38/14GK103014495SQ20121050358
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月1日 优先权日2012年12月1日
发明者王元军 申请人:滁州市成业机械制造有限公司