专利名称：高强韧冷作模具钢及其加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强韧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强韧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
高强韧冷作模具钢中各化学组分的重量百分比为c O. 80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、MnO. 2-0. 50%,Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%,V O. 2-0. 40%,Nb O. 04-0. 06%,Ti 0.02-0.04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%,余量为铁和杂质。高强韧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1400-1500°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250-30(TC，注入钢水，浇注温度为1460-1510°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860-880V，保温4-5小时，然后以20-300C /小炉冷至500-550°C，出炉空冷，清理表面缺陷；
(5)锻造将钢锭加热至1150-1200°C进行锻造，终锻温度940-960°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860-910°C，保温4-5小时，以20-30 V /小炉冷至720-750 V，保温2_4小时，再以30-40 V /小时冷却至450-500°C，出炉空冷；
(7)淬火回火采用低淬低回的热处理方式，即1020-1040°C淬火，180-220°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(2)中脱氧剂为硅钙合金。本发明的有益效果
本发明采用稀土元素Sc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低淬低回的方式，使模具钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明的高强韧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
高强韧冷作模具钢中各化学组分的重量百分比为c O. 80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、MnO. 2-0. 50%,Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%,V O. 2-0. 40%,Nb O. 04-0. 06%,Ti 0.02-0.04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%,余量为铁和杂质。高强韧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1450°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%的脱氧剂硅钙合金，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°C，注入钢水，浇注温度为1480°C，保温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870°C，保温5小时，然后以20°C/小炉冷至520°C，出炉空冷，清理表面缺陷；
(5)锻造将钢锭加热至1150°C进行锻造，终锻温度950°C，锻造比3:1，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880°C，保温5小时，以30°C /小炉冷至720°C，保温3小时，再以0°C /小时冷却至450°C，出炉空冷；
(7)淬火回火采用低淬低回的热处理方式，即1020°C淬火，200°C两次回火，每次回火
2h ；
(5)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. 94%、Si O. 52%、Mn O. 35%、Cr 9. 80%、Mo1. 53%、VO. 28%、Nb O. 051%、Ti O. 036%、Sc O. 072%、P O. 015%、S O. 002%，余量为铁和杂质。力学性
能为抗拉强度1660MPa，屈服强度1340MPa，伸长率15%，断面收缩率49%，冲击韧性值12J/
2
cm ο
权利要求
1.一种高强韧冷作模具钢，其特征在于，该模具钢中各化学组分的重量百分比为CO.80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、Mn O. 2-0. 50%、Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%、V O. 2-0. 40%、Nb O. 04-0. 06%、Ti O. 02-0. 04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%，余量为铁和杂质。
2.一种如权利要求1所述的高强韧冷作模具钢的加工工艺，其特征在于包括如下步骤 (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1400-1500°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250-30(TC，注入钢水，浇注温度为1460-1510°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860-880°C，保温4-5小时，然后以20-300C /小炉冷至500-550°C，出炉空冷，清理表面缺陷； (5)锻造将钢锭加热至1150-1200°C进行锻造，终锻温度940-960°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860-910°C，保温4-5小时，以20-30 V /小炉冷至720-750 V，保温2_4小时，再以30-40 V /小时冷却至450-500°C，出炉空冷； (7)淬火回火采用低淬低回的热处理方式，即1020-1040°C淬火，180-220°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(2)中脱氧剂为硅钙合金。
全文摘要
本发明公开了一种高强韧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C0.80-1.2%、Si0.40-0.80%、Mn0.2-0.50%、Cr8.50-11.0%、Mo1.4-1.60%、V0.2-0.40%、Nb0.04-0.06%、Ti0.02-0.04%、Sc0.05-0.08%、P≤0.020%、S≤0.003%，余量为铁和杂质。本发明采用稀土元素Sc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低淬低回的方式，使模具钢的硬度性能和耐冲击性能都有显著提高。本发明的高强韧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C22C38/28GK103014511SQ20121050359
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