高耐磨性模具钢的制作方法
【专利摘要】本发明属于合金钢材料制备【技术领域】，尤其是涉及一种耐磨性能高的模具合金钢，具体公开了一种高耐磨性模具钢，该模具钢的成分及重量百分比为：C0.9~1.0%，Si0.6~1.1%，Mn0.2~0.5%，P≤0.025%，S≤0.02%，Cr7.7~8.2%，Mo0.7~1.0%，W0.3~0.6%，V0.05~0.15%，Ni0.35~0.55%，Cu0.2~0.4%，Nb0.05~0.15%，Al0.2~0.4%，余量为铁。采用本发明技术方案的模具钢，其耐磨性能高，价格低廉，热处理变形性小且可切削性强。
【专利说明】高耐磨性模具钢
【技术领域】
[0001]本发明属于合金钢材料制备【技术领域】，尤其是涉及一种耐磨性能高的模具合金钢。
【背景技术】
[0002]模具钢是用来制造冷冲模、热锻模压铸模等模具的钢种，模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具，模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。 [0003]热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透性，提高耐磨性、红硬性为主。热作模具工作条件的主要特点是与热态金属相接触、这是与冷作模具工作条件的主要区别，其模腔表面温度可达300~400°C以上，有点可达50(T80(TC以上，甚至达1000°C以上。这样高的使用温度会使模腔表面硬度和强度显著降低，在使用中易发生打垛。
[0004]日本研发出的SKDll号工具钢，在业界最为知名，价格也最高，该钢广泛应用于冷作模具钢，经电炉冶炼并经电渣重溶，高纯净度，韧性更好，组织均匀，具有良好的高温强度、韧性与抗高温疲劳性能，能承受温度骤变，适宜在高温下长期工作，具有优良的切削性能和抛光性能，淬火温度1020°C，是制作大、中型铝合金压铸模的最佳材料，其成分和质量百分比为:1.5%, Si0.25%, Mn0.45%, Cr 12%, Mol.00%, V0.35%, P ≤ 0.025%, S ≤ 0.01%。
[0005]上述SKDll号合金钢，虽然知名度高，但是其价格昂贵也为业界所诟病，因此，有必要研发出一种价格低廉，性能与SKDll相当或更高的模具合金钢。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种耐磨性能高，价格低廉，热处理变形性小且可切削性强的高耐磨性模具钢。
[0007]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，该高耐磨性模具钢的成分及重量百分比为:C0.9~1.0%, Si0.6~1.1%, Mn0.2~0.5%, P ^ 0.025%，S ≤ 0.02%, Cr7.7~8.2%,Mo0.7~1.0%, W0.3~0.6%, V0.05~0.15%, Ni0.35~0.55%, Cu0.2~0.4%, Nb0.05~0.15%,A10.2^0.4%，余量为铁。
[0008]由于模具钢对硬度要求非常高，上述发明技术方案中的含碳量选择在比较低的水平，即0.9^1.0%，但是含碳量又不能过低，过低容易造成韧性不足和冷热疲劳；Cr元素是铁素体形成元素，缩小Y区，能大大提高模具钢的强度和塑性，尤其在与Ni结合的钢中尤为显著，但是对于Cr的含量有严格要求，本发明技术方案将Cr的含量限制为7.7^8.2%，再将其与W0.3~0.6%及V0.05、.15%配合，可以得到具有很好红硬性的模具钢。
[0009]加入Si0.6^1.1%使得该模具钢具有很好的耐热性和抗氧化性。
[0010]加入Nb0.05、.15%的作用主要是可得极细弥散相，对模具钢的耐热性能改善有利。
Mo元素在本发明中的作用主要是降低模具钢的脆性，当然，其他元素W、V等也对模具钢脆性的改善有很大的作用。
[0011]加入Nb0.05、.15%，尤其是在Cr的含量为7.7~8.2%的前提下，可降低模具钢的空冷硬化性，避免回火脆性，提高蠕变强度，降低蠕变速率。
[0012]Cu元素在本发明中的突出作用是改善模具钢的抗大气腐蚀性能；其与P的配合使用，提高了模具钢的强度和屈服比；但是，P含量不应过高，会造成偏析严重，增加回火脆性，显著降低钢的塑性和韧性，致使钢在冷加工时容易脆裂，也即所谓“冷脆”现象，因此，在本发明技术方案中，将其含量限制为PS 0.025%,即不含P也是允许的。
[0013]S有助于改善模具钢的切削性能，但是，S在模具钢中倾向于是有害元素，因此，应严格限制S的含量。
[0014]作为本发明的进一步改进，C0.9%, Si0.6%, Mn0.2%, P0.01%, S0.01%, Cr7.7%,Mo0.7%, W0.3%, V0.05%, Ni0.35%, Cu0.2%, Nb0.05%, A10.2%，铁为余量。
[0015]作为本发明的进一步改进，Cl.0%, Sil.1%，Mn0.5%, P0.025%, S0.02%, Cr8.2%,Mol.0%, W0.6%, V0.15%, Ni0.55%, Cu0.4%, Nb0.15%, A10.4%，铁为余量。
[0016]作为本发明的进一步改进，C0.95%, Si0.9%, Mn0.3%, Cr8.0%, Mo0.85%, W0.45%,V0.1%，Ni0.45%, Cu0.3%, Nb0.1%，A10.3%，铁为余量。
【具体实施方式】
[0017]1、实施例1:在本实施例中，采用的模具钢的成分及其重量百分比为:C0.9%，Si0.6%, Mn0.2%, P0.01%, S0.01%, Cr7.7%, Mo0.7%, W0.3%, V0.05%, Ni0.35%, Cu0.2%,Nb0.05%, A10.2%，铁为余量。
[0018]其制备工艺流程包括以下步骤:
(1)熔炼:采用本领域技术人员常用的方法熔炼，将按上述配方来配料并放置于中频感应炉中进行熔炼，得钢锭；
(2)电渣重熔:电渣重熔后可降低气体和夹杂物的含量，并获得成份均匀、组织致密、质量高的钢锭；
(3)高温均匀化:随后加热，达120(Tl24(rC温度，并保温，使钢成分均匀化，然后埋砂冷却；
(4)锻造:再将上述钢锭加热至1200~1230°C，进行粗锻，终锻温度940°C，得到锻件；
(5)锻件退火:在830°C温度下，退火6~8小时，随后随炉冷却；
(6)毛坯锻造:再次加热至110(Tl30(rC，在930-1100°C温度范围内再次进行锻造加
工；
(7)退火:在810°C温度下，再次退火7小时左右，随后随炉冷却，得产品。
[0019]2、性能检测
经过检测，其耐磨性能高，最高硬度是62HRC，比SKDll提高了 30%以上，热处理变形SKDll低35%，可切削性能是SKDll的2.2倍。
[0020]3、实施例2其制备工艺流程与实施例1 一样，采用的模具钢的成分及其重量百分比为:C0.95%, Si0.9%, Mn0.3%, Cr8.0%, Mo0.85%, W0.45%, V0.1%，Ni0.45%, Cu0.3%, Nb0.1%，Al0.3%，铁为余量。
[0021]经过检测，上述技术方案得到的模具钢，其耐磨性能高，最高硬度是61HRC，比SKDll高，热处理变形较SKDll低30%，可切削性能是SKDll的2倍。
[0022]4、实施例3其制备工艺流程与实施例1 一样，采用的模具钢的成分及其重量百分比为:C1.0%, Sil.1%，Mn0.5%, P0.025%, S0.02%, Cr8.2%, Mol.0%, W0.6%, V0.15%, Ni0.55%,Cu0.4%, Nb0.15%, A10.4%，铁为余量。
[0023]经过检测，上述技术方案得到的模具钢，其耐磨性能高，最高硬度是62HRC，比SKDll高，热处理变形较SKDll低30%，可切削性能是SKDll的2.2倍。
【权利要求】
1.一种高耐磨性模具钢，其特征在于，该模具钢的成分及重量百分比为:C0.1Tl.0%，Si0.6~1.1%，Mn0.2~0.5%, P ≤ 0.025%, S ≤ 0.02%, Cr7.7~8.2%, Mo0.7~1.0%, W0.3~0.6%,V0.05~0.15%, Ni0.35~0.55%, Cu0.2~0.4%, Nb0.05~0.15%, A10.2~0.4%，余量为铁。
2.如权利要求1所述的高耐磨性模具钢，其特征在于，C0.9%, Si0.6%,Mn0.2%, P0.01%,S0.01%, Cr7.7%, Mo0.7%, W0.3%, V0.05%, Ni0.35%, Cu0.2%, Nb0.05%, A10.2%。
3.如权利要求1所述的高耐磨性模具钢，其特征在于，Cl.0%，Sil.1%，Mn0.5%，P0.025%, S0.02%, Cr8.2%, Mol.0%, W0.6%, V0.15%, Ni0.55%, Cu0.4%, Nb0.15%, A10.4%。
4.如权利要求1所述的高耐磨性模具钢，其特征在于，C0.95%，Si0.9%，Mn0.3%，Cr8.0%, Mo0.85%, W0.45%, V0.1%，Ni0.45%, Cu0.3%, Nb0.1%，A10.3%。
【文档编号】C22C38/48GK103834872SQ201210484950
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2012年11月26日
【发明者】朱小坤, 张卫国 申请人:天工爱和特钢有限公司