一种提高4Cr5MoSiV1热作模具钢性能的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种4吐5MoSiVl热作模具钢，特别是设及一种提高4吐5MoSiVl热作模 具钢性能的制备方法。
【背景技术】
[0002] 模具是制造业的重要基础工艺装备，模具技术水平已成为衡量一个国家产品制造 业水平的重要标志之一，随着中国模具制造业的发展，我国模具钢的发展十分迅速，模具钢 的钢种系列不断完善，质量水平和生产工艺装备均有了长足的进步，但是，对于压铸模具用 钢，国际上一般采用H13等类似国内4吐5MoSiVl，由于压铸模特殊的工作环境，要求模具具 有优异的高溫抗拉强度，出色的高溫耐磨性、足够的初性和抗热裂性。对于生产零件结构复 杂、批量大的产品，模具材料多选用国际上知名企业的产品，如瑞典ASSAB(-胜百）、奥地利 B0HLER(百禄）、德国GR0邸ITZ(葛利兹)等。国内类似产品因生产工艺不过关，材料力学性能 指标低，一般硬度在45 ± 1皿別寸，单个缺口冲击性能KV2 ^ 8J、平均缺口冲击性能KV2 ^ 15J， 单个无缺口冲击功含90、平均缺口冲击性能含160J，横、纵向无缺口冲击功之比含70%，运种 质量状况严重影响了材料的综合性能和模具的使用寿命。为打破国外垄断，建立我国的高 品质模具钢材料，依托企业具有的装备和技术力量进行产品研发。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种提高4吐5MoSiVl热作模具钢性能的方法，该方法制备 的热作模具钢具备硬度达到45 ± 1皿別寸，单个缺口冲击性能KV2 > 25J、平均缺口冲击性能 KV2 ^ 30J，单个无缺口冲击功^ 280J、平均无缺口冲击功^ 320J，横、纵向无缺口冲击功之 比 > 93〇/〇。
[0004] 技术解决方案 一种提高4吐5MoSiVl热作模具钢性能的方法，其特征在于，通过多向锻造及锻后水、空 气双介质交替冷却制备出高性能的、极佳等向性的4化5MoSiVl热作模具钢。
[0005] -种提局4化5MoSiVl热作模具钢性能的制备方法如下： 1) 炼钢： 钢液采用电炉冶炼、经真空碳脱氧、渣面充分扩散脱氧精炼，使自由氧含6ppm，然后加 入氧含量低于80ppm的La和Ce的稀±混合物，La和Ce的重量比为3:7,同时稀±La和Ce占钢 水总量达到0.02%，并经氣气保护诱注，生产出全氧含量低至12ppm，非金属夹杂物单项< 1 级，粗系、细系夹杂物之和分别^ 2级的高洁净钢锭； 2) 钢锭退火： 将步骤1)中的钢锭经加热至1250~1280°C，保溫25~30小时的扩散均质化退火;3)锻 造： 退火后钢锭经高溫扩散处理后，进行Χ、Υ、ΖΞ个方向鐵粗、拔长，鐵粗比为2.0,拔长后 Χ：Υ：Ζ=2：1.5：1； 4) 锻后冷却： 锻件完成锻造后，保证锻件溫度不低于900°C时，快速进行水、空气双介质交替冷却，水 冷60~90秒、空冷60~90秒;水冷60~90秒、空冷60~90秒，如此循环冷却数次，工件出水后 表面最高回升溫度为320°C-380°C，工件截面的溫度320°C-500°C; 5) 性能热处理： 锻后冷却的工件在泽火前增加超高溫快冷+球化退火工序，W得到细小均匀的晶粒和 组织，泽火后进行不低于590°C的2-3次回火，保溫时间2-化/100mm，使残余奥氏体充分转变 为回火索氏体，得到稳定的回火组织;硬度达到45±1皿C，单个缺口冲击性能KV2>25J、平 均缺口冲击性能KV2 ^ 30J，单个无缺口冲击功^ 280J、平均无缺口冲击功^ 320J，横、纵向 无缺口冲击功之比含93%; 所述稀±采用氧含量低于80ppm的La和Ce的稀±混合物，La和Ce的重量比为3:7，同时 稀±1曰和Ce占钢水总量达到0.02〇/〇。
[0006] 发明的效果 1)材料采用W电炉冶炼、真空碳脱氧技术精炼、稀±处理加入使加入氧含量低于 lOOppm，控制非金属夹杂物(特别是化类夹杂物）、氣气保护诱注，最终精炼的4化5MoSiVl钢 全氧含量低至12ppm，非金属夹杂物单项^ 1级，粗系、细系夹杂物之和分别^ 2级的高洁净 钢锭。
[0007] 2 )钢锭经过加热、均质化扩散退火、进行X、Y、ΖΞ个方向鐵粗、拔长Ξ向锻造、泽火 组织准备、多次回火，可有效提高钢的均匀性，改善各向异性，4化5MoSiVl模具钢的横、纵向 无缺口冲击功之比> 93%，显著细化晶粒，4化5MoSiVl模具钢的晶粒度达到9级W上。
[000引 3)经性能热处理的工件，硬度达到45±1皿C，单个缺口冲击性能KV2含25J、平均 缺口冲击性能KV2 ^ 30J，单个无缺口冲击功^ 280J、平均无缺口冲击功^ 320J。
[0009]钢材的综合性能达到国际通用材料质量水平、完全满足使用要求。 【附图说明】 图1为本发明流程图。 【具体实施方式】 [0010] 实施例1 1) 钢液采用电炉冶炼、LF炉精炼并经真空碳脱氧、渣面充分扩散脱氧精炼，使自由氧< 化pm，然后加入氧含量为60ppm的La和Ce的混合物，La和Ce的重量比为3:7，同时稀±1^曰和〔6 占钢水总量达到0.02%，实现净化钢液、变质夹杂和微合金化Ξ大功能，并经气氛保护诱注， 防止钢液二次氧化。； 2) 步骤1)的钢锭脱模后热送锻造车间，经加热至1250-1260°C，25-27小时的保溫扩散 均质化退火，通过扩散减轻钢中(：、吐、1〇、￥成分偏析、降低带状组织级别，为提高强度和等 向性奠定基础； 3 )步骤2 )的钢锭分别进行Ξ维X、Y、ΖΞ个方向鐵粗、拔长，鐵粗比为2.0，拔长后X: Y: Z= 2:1.5:1;使钢锭在Ξ个方向上得到充分锻造，从而减弱金属流线产生的各向差异、提高材 料密实度并将4化5MoSiVl模具钢的横、纵向无缺口冲击功之比达到93%W上； 4 )步骤3 )的4吐5Mo S i V1钢属于过共析钢，根据4吐5Mo S i V1钢的ΤΤΤ图，保证锻件溫度 不低于900°C时，快速进行水、空气双介质交替冷却，水冷80~90秒、空冷70~80秒，如此循 环冷却数次，工件出水后表面最高回升溫度为320°C-380°C，工件截面的溫度320°C-