一种H13热作模具钢中液析碳化物的控制方法与流程

本发明涉及钢的冶炼及热加工，尤其涉及一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法。

背景技术：

1、h13钢目前国内外使用最普遍的热作模具钢之一，因其具有优异的淬透性、淬硬性、耐磨性、高温强韧性、抗热疲劳性以及优良的机加工性和抛光性，被广泛用于制作铝合金压铸模具、挤压模具和热锻模具等。

2、由于h13钢中的强碳化物形成元素cr、mo、v含量较高，在钢液的非平衡凝固过程中不可避免地形成枝晶偏析，在枝晶臂间最后凝固的中心区域到达共晶成分时会生成液析碳化物，分布在晶体内粗大的液析碳化物，会因自身开裂或与基体界面脱离使材料脆性增大，导致塑性、韧性降低，材料提前失效。

3、据不完全统计，目前h13钢因液析碳化物控制不当，导致成品钢材韧性低而材料提前失效的比列占整体失效数量的20％左右。nadca#207和sep1614标准为评价带状偏析、液析碳化物和网状碳化物提供了相应的带状和组织评级图谱。为使产品满足标准要求，提高产品成材率，研究学者们针对液析碳化物产生的原因进行梳理，采取了各种手段来控制钢中液析碳化物的产生。

4、发明专利cn113649540b，公开了“一种细化h13中空铸件液析碳化物的方法”，具体包括将原材料进行真空感应熔炼，得到感应熔炼铸锭；感应熔炼铸锭经表面处理后作为母材，在中频感应炉内冶炼，冶炼过程中钢液上部覆盖一层冶炼渣；中频感应炉冶炼结束后，将钢液和渣液倒入带有浇铸模具的立式离心机内，室温下立式离心机在不同转速下旋转产生复合离心场，降低铸锭枝晶间元素偏析程度，增加铸锭中液析碳化物生成固相率，从而达到细化h13中空铸件中液析碳化物尺寸的效果。

5、发明专利cn108015255b，公开了“一种高速工具钢的制备方法”，具体包括下述工艺步骤：1)将待处理的莱氏体高速工具钢钢坯材料加热到液相线tl以上，使其完全熔化；2)将材料冷却至tl～ts之间的固液两相区，保温，获得固相率70％以上的半固态组织；3)将材料在固液两相区实施锻造比1.5以上的变形；4)将材料冷却到固相线ts以下温度，继续实施锻造比1.5以上的变形，既得。此发明通过在固液两相区实施变形，可以有效破碎高速工具钢凝固过程初生的树枝晶，减轻枝晶偏析，抑制液析碳化物的析出，达到获得均质化的组织、提高综合力学性能、延长使用寿命的目的。

6、目前，所有控制钢中液析碳化物的方法多集中在依靠外加设备或高精度控制的方式来实现，所需成本极高，可操作性不强，且多数只能细化液析碳化物尺寸而没有彻底消除液析碳化物。故而，急需开发一种钢的液析碳化物控制方法，使其能彻底去除钢中的液析碳化物，且易实施，可操作性强，不增加额外的成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，该方法简单易行，可操作性强，能有效消除钢中液析碳化物，提高钢材的塑韧性，提高模具材料的使用寿命，提升产品质量，降低成本。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、根据本公开的一个方面，提供一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，所述方法包括如下步骤：

4、采用电炉+lf+vd+模铸的方法冶炼获得h13钢环状铸锭；

5、将所述环状铸锭进行电渣重熔处理，获得电渣锭；

6、将所述电渣锭进行高温均匀化并锻造开坯处理，获得锻坯；

7、将所述锻坯进行短时高温均匀化并热变形，获得变形态钢坯；

8、将所述钢坯进行退火处理，获得成品钢材。

9、在一种可能的实施方式中，以质量百分比计，所述成品钢材的化学成分包括：

10、c：0.35％～0.45％；si：0.80％～1.20％；mn：0.20％～0.50％；cr：4.80％～5.50％；v：0.80％～1.20％；mo：1.10％～1.50％；余量为fe。

11、在一种可能的实施方式中，所述模铸的过程为：

12、采用模铸下注法浇注，浇注时在锭模中心部位放置铸铁芯，使其成为环形实心锭模，钢液从环形模的环内注入，沿锭模模壁及铸铁芯快速凝固冷却。

13、在一种可能的实施方式中，所述电渣重熔的渣系为65％caf2-25％al2o3-10％mgo三元渣系。

14、在一种可能的实施方式中，所述电渣重熔的条件包括：

15、电压为45v～60v，电流为7000a～13000a。

16、在一种可能的实施方式中，所述高温均匀化的条件包括：

17、加热温度为1200～1300℃，保温时间为5～10h。

18、在一种可能的实施方式中，所述锻造开坯的方式为两墩两拔。

19、在一种可能的实施方式中，所述短时高温均匀化的条件包括：

20、加热温度为1240～1300℃，保温时间为1～2h。

21、在一种可能的实施方式中，所述热变形的条件包括：

22、热变形的方式为锻造或轧制；

23、变形终了温度≥900℃。

24、在一种可能的实施方式中，所述步骤s5中退火的条件包括：

25、加热温度为780～860℃，保温时间为10～25h。

26、本发明的技术效果和优点：

27、第一，本发明可彻底消除h13钢中的液析碳化物，使成品钢材的冲击吸收能提升50％以上，横纵向冲击吸收能比值提升3％以上，冲击吸收能合格率达100％。

28、第二，本发明的方法简单易行，可操作性强，能有效消除钢中液析碳化物，提高钢材的塑韧性，提高模具材料的使用寿命，提升产品质量，降低成本。

29、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，以质量百分比计，所述成品钢材的化学成分包括：

3.根据权利要求1或2所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述模铸的过程为：

4.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述电渣重熔的渣系为65％caf2-25％al2o3-10％mgo三元渣系。

5.根据权利要求4所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述电渣重熔的条件包括：

6.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述高温均匀化的条件包括：

7.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述锻造开坯的方式为两墩两拔。

8.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述短时高温均匀化的条件包括：

9.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述热变形的条件包括：

10.根据权利要求1所述的一种h13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，其特征在于，所述退火的条件包括：

技术总结
本发明公开了一种H13热作模具钢中液析碳化物的控制方法，涉及钢的冶炼及热加工技术领域，所述方法包括：采用电炉+LF+VD+模铸的方法冶炼获得H13钢环状铸锭；将所述环状铸锭进行电渣重熔处理，获得电渣锭；将所述电渣锭进行高温均匀化并锻造开坯处理，获得锻坯；将所述锻坯进行短时高温均匀化并热变形，获得变形态钢坯；将所述钢坯进行退火处理，获得成品钢材。本发明的方法简单易行，可操作性强，能有效消除钢中液析碳化物，提高钢材的塑韧性，提高模具材料的使用寿命，提升产品质量，降低成本。

技术研发人员：杜思敏,陈文雄,胡峰荣,蒋琪
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12