专利名称：一种新型热精锻模具钢的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料领域，特别是涉及一种新型热精锻模具钢。
背景技术：
热作模具钢工况条件复杂，模具型腔表面受急冷急热作用，易出现热疲劳失效。特别是热精锻模具，在工作时，模具型腔表面与炽热金属接触，加上成形时摩擦生热，模具表面温度可高达600 70(TC，易发生软化压塌、热磨损等；而当炽热的金属件取出，模具迅速冷却，模具型腔表面受拉应力作用，易出现开裂等。目前被广泛应用的热精锻模具钢主要有3Cr2W8V和H13钢。鸨系的3Cr2W8V具有高的抗回火软化能力和高的热强性，但其塑性韧性、导热性及热疲劳性能较差；铬系的H13钢在韧性塑性方面优于3Cr2W8V，但实际用于热精锻模具时，又常因热强性和热稳定性不足，出现热磨损或压塌失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用寿命高于3Cr2W8V和H13钢的新型热精锻模具用钢。 本发明的技术方案是 本发明的一种新型热精锻模具钢，包含的成分及其质量百分比为
C:0.35 0.45，Si :0. 1 0. 3， Mn :0. 4 0. 6，
Cr:2.5 3.5， Mo:1.9 2.2， W :2.0 3.0， V :0. 8 1. 0， S《0. 020， P《0. 020， 余量为Fe。 本发明的热作模具钢其成分设计的理论依据是 C:综合力学性能良好的，一般为中碳钢。以H13含碳量为基，为获得够用韧性支持下尽可能高的热强性宜选偏高的含碳量。本发明钢含碳量0. 35 0. 45%为H13中上限。
Cr :淬火后，铬固溶于马氏体，可提高钢的抗回火软化能力。通过形成碳化物，铬可提高钢的淬透性。但过量加入铬，对阻碍碳化钒析出有阻碍作用，会降低钢的热强性，并引起碳化物偏析，降低钢的冲击韧性。 Mo和W :钼的加入，可提高钢的淬透性和热强性，并防止第二类回火脆性。但钼加入过多，将引起碳化物偏析，降低钢的韧性。钨的加入，可提高钢的热稳定性。 一般钨含量控制在2. 0 3. 0%，钨含量过高，热强性不会有明显提高，而钢的韧性会有所下降。
V:钒可降低钢的过热敏感倾向。钒的碳化物硬度最高，颗粒细小分布弥散，可促进钢的二次硬化效果和抗回火软化能力，提高钢的热稳定性。钒含量过高，在二次硬化温度范围内回火，钢的塑性、韧性将明显降低，钒的加入量一般不能超过1%。
Si :硅的加入，可提高钢的淬透性和基体强度。硅是非碳化物形成元素，但能提高
回火时析出特殊碳化物的弥散度，适量的硅还可以改善钢的韧性。 Mn :锰除能提高钢的淬透性外，还可消除有害元素硫的影响。
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S和P :是由原材料带入的有害元素，会使钢的脆性增大。控制硫和磷的含量分别在0. 020%以下，并且含量越低越好。 本发明钢有优良的综合性能，适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的热精锻模具，与3Cr2W8V和HI3钢相比，使用寿命提高显著。
具体实施方式
实施例1 本实施例中，根据本发明钢的成分及其质量百分比，分别冶炼3炉本发明钢和2炉对比钢(3Cr2W8V和H13各1炉)，并用于同一种气门热精锻模具。本实施例所述钢的成分及其质量百分比如表l所示。 表1本实施例钢的成分及其质量百分比(％ )
钢种CSiMnCrMoWVSPFe
本发明钢0. 390. 220. 482. 821. 992. 640. 920. 0050. 009剩余
本发明钢0. 410. 230. 512. 962. 112. 820. 880. 0040. 008剩余
本发明钢0. 410. 210. 462. 991. 982. 790. 930. 0060. 008剩余
对比钢 3Cr2W8V0. 380. 320. 362. 53—8. 430. 430. 0040. 009剩余
对比钢 H130. 410. 970. 475. 321. 661. 020. 0050. 010剩余 本实施例所述钢用于气门热精锻模具的使用寿命如表2所示。 表2本实施例钢使用寿命
钢种使用寿命
本发明钢1#9765件
本发明钢2#9976件
本发明钢3#9168件
对比钢3Cr2W8V1723件
4钢种使用寿命
对比钢H136974件 上述本发明钢1# 3#用于气门热精锻模具采用的热处理工艺如下 (1)预加热预加热温度为580 620°C ，预加热时间为50分钟； (2)淬火盐浴炉内淬火，淬火温度为112(TC，保温时间45分钟，采用油冷却，模具
硬度HRC50-52 ; (3)回火箱式炉内进行三次回火，回火温度依次为58(TC、58(TC和62(TC，保温时 间均为120分钟，模具硬度HRC50-52。
权利要求
一种新型热精锻模具钢，其特征在于，该钢包含的成分及其质量百分数为C0.35～0.45，Si0.1～0.3，Mn0.4～0.6，Cr2.5～3.5， Mo1.9～2.2，W2.0～3.0，V0.8～1.0， S≤0.020，P≤0.020，余量为Fe。
全文摘要
本发明属于金属材料领域，特别是涉及一种热精锻模具用钢。其特征在于，该钢的成分及质量百分比为C0.35～0.45，Si0.1～0.3，Mn0.4～0.6，Cr2.5～3.5，Mo1.9～2.2，W2.0～3.0，V0.8～1.0，S≤0.020，P≤0.020，余量为Fe。本发明模具钢有足够的热强性和热稳定性，更具有优良的抗热疲劳性及冷热冲击性能，特别适合于热精锻模具，具有高的使用寿命。
文档编号C22C38/24GK101701319SQ20091020482
公开日2010年5月5日 申请日期2009年10月14日 优先权日2009年10月14日
发明者褚作明, 金康, 陈东 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心