高品质h13稀土模具钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法，属模具钢制造技术领域。
【背景技术】
[0002] 模具钢是制造模具的必备材料。由于热作模具与热的金属接触，因此要求它具有 高温强度、耐磨性和韧性，抗热疲劳及耐氧化性能，同时亦需要高的淬透性和较小的变形。 为了满足模具的上述要求，对钢材性能就有特殊要求：钢材成份均匀、组织均匀、硬度均匀； 钢质纯净、要求钢中有害元素及非金属夹杂物含量低；钢致密，无气孔、疏松、偏析小等：钢 材各向异性小。近二十年来，国家出台了一系列产业政策中，十分重视模具和模具钢的发 展。目前我国模具制造业年产值每年以百分之1〇%_15%的速度增长，但我国模具钢有些高 端产品仍满足不了模具制造业发展的需要，尤其是高品质、大型的长寿命模具用钢，每年需 花几十亿人民币进口 10万吨模具钢。高品质模具钢市场一直为瑞典一胜百、日本大同、日 本日立、奥地利百禄、德国撒斯特以及美国芬可乐等占有。
[0003]H13钢（相当于我国4Cr5M〇SiVl)具有良好的综合性能，被广泛应用于锻造压力 机模具和铝合金压铸模。但H13钢有较大的尺寸效应，国外采用炉外精练(高品质H13钢采 用电渣重熔)、高温扩散退火、等向锻造等工艺，以减小Cr和Mo的成分偏析、提高钢质纯净 度、致密金属组织，改善等向性。但对于大规格模具钢，不仅需大型电渣重熔设备，增加生产 成本、延长生产周期，而且大规格模具钢的等向锻造工艺不易实现。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的克服了现有技术的不足开发出一种大规格高品质H13稀土模具钢 及生产方法。
[0005] 本发明技术解决方案 高品质H13稀土模具钢，钢中各类夹杂物级别A彡0. 5、B彡1. 0、C彡0. 5、D彡0. 5、DS彡0 ;直径彡1250mm、厚度彡350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬回火至HRC44-46， 三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功多300J，等向比多86%。
[0006] 高品质H13稀土模具钢的生产方法，其特征在于，采用电炉冶炼钢液经稀土Ce、 La处理一水冷模铸一重型挤压成形一精细球化退火"方法，不用电渣重熔工艺，降低生 产成本。
[0007] 所述钢液经稀土Ce、La处理，钢中自由氧< 5ppm、澄中[FeO] < 0. 5%时，加入 0. 02%的稀土Ce、La铁合金，进行稀土处理。
[0008] 所述水冷模铸：钢液过热度35_40°C、浇铸速度14_16kg/s、冷却水冷量380m3/h， 钢锭凝固组织为细柱状晶和等轴晶。
[0009] 所述重型挤压成形，在挤压加热温度1270°C、挤压速度30mm/s、挤压比彡5。
[0010] 所述精细球化退火：球化退火过程中，于1050°C和980°C，两次出炉浸水处理到 300-350。。。
[0011] 本发明生产出的大规格模具钢最大优点是：高纯净度、高力学性能、高等向性，省 掉传统的电渣重熔，有效降低生产成本。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明高品质H13稀土模具钢退火组织图。
【具体实施方式】
[0013] 本实施例中，高品质H13稀土模具钢巾450x5500mm棒材。
[0014] 其工艺过程和步骤如下： (1) 电炉冶炼及LF炉精炼：按照北美NADCA207-2011高级H13钢的成分及重量百分 比为：C0? 37 ~0? 42%，Si0? 80 ~1. 20%，Mn0? 20 ~0? 50%，Cr5. 00 ~5. 50%，Mo 1. 20~1. 75%，V0? 80~1. 20%，P彡0? 025%，S彡0? 005%，Fe余量进行配料、电炉熔炼， 控制出钢P彡0. 010%，然后进行LF炉合金化及脱S，使S彡0. 003% ; (2) VD炉真空除气及喂稀土线：钢中自由氧彡5ppm、渣中[FeO]彡0.5%时，加入0.02% 的稀土Ce、La铁合金，进行稀土处理； (3) 水冷模铸钢锭：1100锭型，浇铸温度1540°C，浇铸速度15Kg/s，水冷量380m3/h，细 化结晶组织，消除液析和带状偏析； (4)挤压成形：挤压加热温度1270°C，挤压速度30mm/s，挤压比6. 0 ; (5) 退火：挤后对坯料迅速水冷至300~350°C后进行球化退火。球化退火过程中，于 1050 °C和980 °C，两次出炉浸水处理到300-350 °C，抑制碳化物成网状析出，球化退火硬度 ^ 223HBW； (6) 检测：从退火材料上切取试样，经1010±10°C，保温30min，油冷至室温，经不低于 593°C两次回火，晶粒度彡7级，硬度HRC44-46，三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无 缺口冲击功彡300J，等向比彡86%。
【主权项】
1. 高品质H13稀土模具钢，其特征在于，钢中各类夹杂物级别A < 0. 5、B < I. 0、 C彡0. 5、D彡0. 5、DS彡0 ;直径彡1250mm、厚度彡350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬 回火至HRC44-46，三维方向的每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功多300J，等向 比彡86%。
2. 高品质H13稀土模具钢的制备方法，其特征在于，制备方法如下：电炉冶炼钢液经稀 土Ce、La处理一水冷模铸一重型挤压成形一精细球化退火。
3. 根据权利要求2所述的、一种大规格高品质H13稀土模具钢的制备方法，其特征在 于，钢液经稀土Ce、La处理：钢中自由氧彡5ppm、渣中[FeO]彡0. 5%时，加入0. 02%的稀土 Ce、La铁合金，进行稀土处理。
4. 根据权利要求2所述的高品质H13稀土模具钢的制备方法，其特征在于，水冷模铸： 钢液过热度35-40°C、浇铸速度14-16kg/s、冷却水冷量380m3/h，钢锭凝固组织为细柱状晶 和等轴晶。
5. 根据权利要求2所述的高品质H13稀土模具钢的制备方法，其特征在于，重型挤压成 形：挤压加热温度1270°C、挤压速度30mm/s、挤压比彡5。
6. 根据权利要求2所述的高品质H13稀土模具钢的制备方法，其特征在于，精细球化退 火：球化退火过程中，温度1050°C和980°C，两次出炉浸水处理到300-350°C。
【专利摘要】本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法，属模具钢制造技术领域。本发明的高品质H13稀土模具钢，钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0；直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬回火至HRC44-46，三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J，等向比≥86%。其工艺为钢液经稀土Ce、La处理--水冷模铸--重型挤压成形--退火。本发明的模具钢最大优点是：高纯净度、高力学性能、高等向性，省掉传统的电渣重熔，有效降低生产成本。
【IPC分类】C21D1-32, C21D8-00, C21D6-00, C21C5-52, B22D7-00, C22C38-00
【公开号】CN104818424
【申请号】CN201510132708
【发明人】雷丙旺, 胡永平, 石宝凤, 刘海江, 李连贵, 杨秀清, 徐亚东, 李金昆, 李挺, 郝维, 崔淑梅
【申请人】内蒙古北方重工业集团有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月25日