本发明属于合金领域，特别涉及一种新型低合金模具专用高速钢及其制备工艺。
背景技术：
：高速钢（hss）是一种具有高硬度、高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，hrc能在60以上。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。传统高速因为是给切削刀具选材，所以特性以红绠性，耐磨性为主，而模具以韧性和耐磨性为主，所以传统高速钢不适于模具选材。技术实现要素：针对现有模具行业的需求，本发明的目的在于提供一种新型低合金模具专用高速钢，其固溶温度低于传统高速钢普遍淬火温度，解决传统高速钢生产的模具上机使用时易出现的崩模或爆模的问题；本发明的另一目的在于提供一种新型低合金模具专用高速钢的制备工艺。本发明是通过以下技术方案实现的：一种新型低合金模具专用高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：c：0.75%~0.98%，si：0.32%~0.68%，mn：0.3%~0.5%，p：≤0.03%，s：≤0.03%，cr：5.2%~6.3%，w：1.1%~1.5%，mo：2.45%~3.45%，v：0.33%~0.61%，co：0.32%~1.32%，余量为fe。本发明的进一步改进方案为：一种新型低合金模具专用高速钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：c：0.83%~0.91%，si：0.4%~0.6%，mn：0.38%~0.45%，p：≤0.03%，s：≤0.03%，cr：5.25%~6.25%，w：1.15%~1.45%，mo：2.5%~2.85%，v：0.4%~0.55%，co：0.4%~0.8%，余量为fe。本发明的更进一步改进方案为：一种新型低合金模具专用高速钢的制备工艺，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。第四步、所述淬火温度为1060℃~1120℃。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：本发明加入0.32%~1.32%的co元素，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1~5表1实施例1~5的化学元素组成及重量百分比。实施例1~5均按如下工艺制备新型模具钢。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℃~1120℃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6~8表2实施例6~8的化学元素组成及重量百分比实施例6~8均按如下工艺制备新型低合金模具专用高速钢。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1~5。本发明提供的高速钢与m2的性能比较见表3，表3证明，本发明在降低了高速钢的生产成本的同时，提供的高速钢具有高强韧性和耐磨性，性能优于传统m2，适用于对韧性要求高的模具领域。表3本发明提供的高速钢与m2的性能比较m2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hrc61hrc63hrc64hrc64hrc64hrc64hrc64hrc64hrc64冲击韧性9j34j35j35j25j24j25j24j25j成本70元/kg40元/kg40元/kg40元/kg40元/kg40元/kg40元/kg40元/kg40元/kg当前第1页12