本发明属于合金领域，特别涉及一种冷作模具钢及其制备工艺。
背景技术：
：ld钢属于基体钢类型的冷作模具钢，具有较高的强韧性和耐磨性，冷、热加工的工艺优良，热处理畸变小，通用性强。ld钢的性能优于cr12型高碳和高速钢w6mo5cr4v2，具有更高的强度和韧性，而且有较好的耐磨性，应用日益普遍。可用于制造螺栓冷镦切边模、冷镦光冲模、汽车弹簧冲孔模、自行车中轴冷挤压模、硅钢片冲模等各种模具，使用寿命比原用钢种(cr12mov、w18cr4v、w6mo5cr4v2、cr12、gcr15、9sicr)成倍甚至十余倍地提高。但是，随着2018年9月份v合金的大幅涨价，50%v铁已达50万元/吨，在这前提下传统ld钢的生产成本急剧增加，而且，传统ld钢一般淬火温度在1080-1150之间，这样的条件下，v形成的碳化物不容易固溶，从而存在浪费资源和模具产品出现崩模或爆模现象。为使节约资源，提高钢的使用性能，开发一种低成本高性能的冷作模具钢来代替传统ld钢具有实际意义。技术实现要素：针对传统ld钢的缺陷，本发明的目的在于，在ld钢的基础上，提供一种降成本改性冷作模具钢，降低v含量的同时，重新设计其他元素配比，使得模具钢获得趋于低温淬火的固溶组织；本发明的另一目的在于提供一种冷作模具钢的制备工艺。本发明是通过以下技术方案实现的：一种冷作模具钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：c：0.62%~0.88%，si：0.60%~1.25%，mn：0.3%~0.5%，p：≤0.03%，s：≤0.03%，cr：6.45%~8.59%，w：≤0.5%，mo：1.95%~2.95%，v：0.23%~0.51%，co：0.7%~1.32%，余量为fe。本发明的进一步改进方案为：一种冷作模具钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：c：0.68%~0.76%，si：0.8%~1.2%，mn：0.35%~0.45%，p：≤0.03%，s：≤0.03%，cr：6.5%~8.5%，w：≤0.5%，mo：2.0%~2.5%，v：0.3%~0.45%，co：0.75%~1.25%，余量为fe。本发明的更进一步改进方案为：一种冷作模具钢的制备工艺，包括以下步骤：第一步、冶炼：按照上述配比，将原料经过中频炉、炉外精炼、真空脱气或经过电炉、炉外精炼、真空脱气冶炼，冶炼后浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火；第二步、锻轧：将第一步冶炼得到的钢锭锻轧成成品钢，将得到的成品钢进行等温球化退火；第三步、淬火：将第二步得到的成品钢进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃；第一步中所述中频炉为15吨中频炉；所述电炉为10~30吨电炉。第二步所述锻轧温度为950℃~1180℃。所述等温球化退火为过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。第三步所述淬火温度为1060℃~1100℃。本发明的再进一步改进方案为：第一步冶炼得到的钢锭采用esr再次提纯工艺得到esr钢锭，esr钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。所述esr为电渣重熔工艺。本发明的有益效果为：本发明将传统ld钢中的v含量控制在0.3%~0.45%，大大降低了原料成本的同时降低了碳化物数量，使得模具钢的碳饱和度趋于低温淬火；本发明用1%的co元素代替1%的v元素，使得本发明的模具钢的c饱和度控制在下线，降低模具钢的淬火温度，可得良好的固溶组织；co具有细化晶粒和碳化物的作用，搭配v和mo起到组织细化的作用，再用球化退火实现完全退火，从而使本发明的模具钢更适用于模具选材；本发明的冶炼利用中频炉+炉外精炼+真空脱气或电炉+炉外精炼+真空脱气提高钢的经济洁净度，降低钢中氧、氢、氮的含量，进一步提升钢的韧性。具体实施方式实施例1~4表1实施例1~4的化学元素组成及重量百分比实施例1~4均按如下工艺制备冷作模具钢。第一步、冶炼：按照表1的成分配比，将原料加入到15吨中频炉或者10~30吨电炉中初炼，再转去炉外精炼、真空脱气冶炼，再将冶炼后的钢水浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火，去除应力。第二步、锻扎：将钢锭在950℃~1180℃进行锻轧得到成品钢，具体的，将钢锭进行十字等向锻造，形成中间坯，将中间坯进行等温退火，720℃~760℃，等温退火4h~6h，去除应力，再将中间坯经过轧制形成成品钢，成品钢等温球化退火。锻扎能破碎高速钢中的碳化物，可以细化颗粒、提高韧性和耐磨性。所述等温球化退火过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。第三步、淬火：将第二步得到的成品钢在1060℃~1100℃下进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃。实施例5~8表2实施例5~8的化学元素组成及重量百分比实施例5~8均按如下工艺制备冷作模具钢。第一步冶炼得到的钢锭采用esr再次提纯工艺得到esr钢锭，esr钢锭等温球化退火后再进入锻扎工艺。esr（电渣重熔）能够提纯金属获得结晶组织均匀致密的钢锭，经重熔的钢，纯度高、含硫低、非金属杂质少、钢锭表面光滑、结晶组织均匀致密、化学成分均匀。其他工艺操作同实施例1~4。本发明提供的冷作模具钢与ld钢的性能比较见表3，表3证明，本发明在降低了模具钢的生产成本的同时，提供的模具钢具有高强韧性和耐磨性，性能优于传统ld钢，适用于对性能要求高的模具领域，在多工位模仁的使用上更具有高性能。表3本发明提供的高速钢与m2的性能比较ld实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8硬度hrc59hrc60hrc60hrc60hrc60hrc60hrc60hrc60hrc60冲击韧性/j454646454646464440成本/元/kg423333333333333333当前第1页12