专利名称：合金压铸用模具钢及其加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合金压铸用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：
压铸是一种在高温高压作用下使液态或半液态金属以较高的速度充填铸型，并在压力下凝固成铸件的铸造方法。高压和高速度是这种铸造方法的特点。压铸有很多优点。可以说压铸是最先进的金属成型方法之一，是实现少切削甚至无切削的有效途径，应用很广，发展很快。目前压铸合金己经不再局限于有色金属的锌、铝、镁、铜，而且也逐渐扩大到用来压铸铸铁和铸钢件。
压铸模的服役条件非常苛刻，对所用的模具材料十分严格，合金的浇注温度为940-800C,以10-20m/s的速度压入模腔，压射比压大约为40_100Mpa，持压时间大约为2-10s，铸件在铸型中的停留时间大约为8-20s，因此合金压铸模的使用寿命非常低，在压铸过程中，模腔表面受到高温高压铜合金金属液的反复冲刷，产生较大压力。目前，我国合金压铸模的失效95%以上是由于热疲劳裂纹所致。因此，需要开发一种高强度和高韧性的合金压铸用模具钢，以满足现实合金生产的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种合金压铸用模具钢及其加工工艺，提高模具钢的韧性和强度。本发明的技术方案如下
合金压铸用模具钢模具钢中各化学组分的重量百分比为C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo 2. 20-2. 60%、V
O.50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 020%,余
量为铁和杂质。合金压铸用模具钢的加工工艺，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、生铁，将废钢、生铁加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1400-1550°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、钨、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260-310°C，注入钢水，浇注温度为1470-1510°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2-3:1，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 )淬火工艺3个小时内升温至540-560 V，保温30-40分钟，再I小时内升到820-850°C，保温30-40分钟，然后I小时内升到1100-1200°C，保温50-60分钟，之后降到950-1050°C，保温20-30分钟，然后10分钟内将温度升到1100-1200°C，保温50-60分钟，最后出炉油冷；
(8)回火工艺150分钟内将升温至550-580°C，保温3-5小时，之后降到460_500°C，10分钟升到550-580°C，保温3-5个小时，然后将温度降到180_200°C，保温5_10分钟，炉外空
冷。 所述步骤(I)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Ce、Y进行变质处理，模具钢的奥氏体晶粒明显细化，碳化物断网团絮化，改善了钢的强度、韧性等其它力学性能。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。本发明的合金压铸用模具钢与现有的压铸模具钢相比，具有更高的耐磨性、强度、韧性以及抗回火稳定性。由于本发明压铸模具钢综合性能俱佳，可适用制作的模具范围广，使用寿命大大提高，生产使用成本降低，减少或避免模具崩脆开裂。
具体实施例方式 合金压铸用模具钢模具钢中各化学组分的重量百分比为C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo 2. 20-2. 60%、V
O.50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 020%,余量为铁和杂质。合金压铸用模具钢的加工工艺，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、生铁，将废钢、生铁加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1500°C，废钢熔化至1/3时，放入铬、钥合金熔化，在钢水出炉20min前，投入锰、硅、钨、钒等合金，然后投入O. 25%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290°C，注入钢水，浇注温度为1500°C，保温45min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880°C，保温4小时，然后以30°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1180°C进行锻造，终锻温度945°C，锻造比3:1，得到钢锻件；
(6)退火处理先以80°C/小时的升温速度将锻件加热至890°C，保温5小时，以30°C /小炉冷至730°C，保温3小时，再以40°C /小时冷却至480°C，出炉空冷；(7 )淬火工艺3个小时内升温至550 V，保温30分钟，再I小时内升到850 V，保温30分钟，然后I小时内升到1100°C，保温50分钟，之后降到1050°C，保温30分钟，然后10分钟内将温度升到1100°C，保温50分钟，最后出炉油冷；
(8)回火工艺150分钟内将升温至550°C，保温4小时，之后降到500°C，10分钟升到550°C，保温4个小时，然后将温度降到200°C，保温8分钟，炉外空冷。其中，所述步骤(I)中脱氧剂为硅钙合金。经检验，产物化学成分为CO. 42%、Si O. 36%、Mn O. 51%、Cr O. 74. 80%、W1. 33%、Mo 2. 48%、V O. 64%、Nb O. 076%、Y O. 043%、Ce O. 036%、P O. 011%、S O. 007%,余量为铁和杂
质。力学性能为抗拉强度1480MPa，屈服强度1250MPa，伸长率15%，断面收缩率47%，冲击韧性值13J/cm2。
权利要求
1.一种合金压铸用模具钢，其特征在于，该模具钢中各化学组分的重量百分比为C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo2.20-2. 60%、V O. 50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S彡O. 020%，余量为铁和杂质。
2.一种如权利要求1所述的合金压铸用模具钢的加工工艺，其特征在于包括如下步骤 (1)熔炼炼钢原料选择含碳量小于O.4%的废钢、生铁，将废钢、生铁加入真空感应熔炉内进行熔炼，熔炼温度为1400-1550°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、钨、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260-310°C，注入钢水，浇注温度为1470-1510°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2-3:1，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860-91 (TC，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 )淬火工艺3个小时内升温至540-560 V，保温30-40分钟，再I小时内升到820-850°C，保温30-40分钟，然后I小时内升到1100-1200°C，保温50-60分钟，之后降到950-1050°C，保温20-30分钟，然后10分钟内将温度升到1100-1200°C，保温50-60分钟，最后出炉油冷； (8)回火工艺150分钟内将升温至550-580°C，保温3-5小时，之后降到460_500°C，10分钟升到550-580°C，保温3-5个小时，然后将温度降到180_200°C，保温5_10分钟，炉外空冷。
3.根据权利要求2所述的高韧性高耐磨压铸模具钢的加工工艺，其特征在于，所述步骤(I)中脱氧剂为硅钙合金。
全文摘要
本发明公开了一种合金压铸用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C 0.30-0.50%、Si 0.20-0.40%、Mn 0.3-0.60%、Cr 0.50-0.80%、W 1.20-1.50%、Mo 2.20-2.60%、V 0.50-0.70%、Nb 0.06-0.08%、Y 0.03-0.05%、Ce 0.03-0.04%、P≤0.020%、S≤0.020%，余量为铁和杂质。本发明采用稀土元素Ce、Y进行变质处理，模具钢的奥氏体晶粒明显细化，碳化物断网团絮化，改善了钢的强度、韧性等其它力学性能。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。本发明的合金压铸用模具钢与现有的压铸模具钢相比，具有更高的耐磨性、强度、韧性以及抗回火稳定性。
文档编号C22C33/06GK103014488SQ201210503599
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