一种节钼热作模具钢及其制备方法

文档序号:36971471发布日期:2024-02-07 13:21阅读:15来源:国知局

本发明涉及模具钢,具体涉及一种节钼热作模具钢及其制备方法。


背景技术:

1、热作模具钢中普遍含1.0wt.%~3wt.%的mo元素,随着热作模具工作温度的升高,mo含量也随之升高。按当前femo60的市场定价,每提升0.1wt.%的mo,每吨热作模具钢成本将增加650元。mo是综合提升耐磨性、高温热强性和热导率的有效元素。mo的降低必将导致以上性能的下降。然而,在降低mo的条件下如何保持、甚至提升模具寿命,普遍思路是合金成分优化,并辅助于相对苛刻的生产装备和工艺条件,但仍然没有解决两个问题:第一,mo在h13系列钢中起到提升红硬性和高温耐磨性的作用,降低mo后,无法弥补红硬性和高温耐磨性的下降;第二,成分优化普遍要求更为严格苛刻的生产装备条件,使得中低生产能力的特钢企业无法生产同类产品。

2、中国发明专利公布号为cn112501520b公开了一种耐冲砸耐磨钢及其制备方法,耐冲砸耐磨钢含有(质量百分数):c:0.22%~0.38%、si:0.1%~0.3%、mn:0.25%~1.0%、cr:2.1%~6.5%、mo:0.9%~1.8%、w:0.2%~0.8%和v:0.2%~0.8%,余量由fe和不可避免的杂质构成。制备方法为:配料后熔炼成钢锭,钢锭在高温下进行均质化,再经镦粗、拔长、退火及调质处理制得耐冲砸耐磨钢。本发明的耐冲砸耐磨钢,耐冲砸及耐磨性能优良,从成分角度实现常规生产手段实现产品的稳定试制;制备方法,工艺简单,与通用的h13钢热处理工艺匹配,另外通过w的辅助增强耐磨性,但是该耐磨钢并未充分考虑高温红硬性能的指标。

3、中国发明专利申请号为202011405157.4,公开了一种经济型低合金热作模具钢及其制备方法,属合金钢制造技术领域。其成分配方包括如下重量百分比的元素:c:0.32%~0.40%;si:0.05%~0.10%;mn:0.6%~2.2%;cr:2.1%~3.6%;mo:0.6%~0.8%;w:0.6%~1.2%;v:0.2-0.8%,余量为铁。制备方法包括:熔炼、电渣重熔、高温均质化、镦粗、拔长、退火、调质处理。所获得的经济型低合金热作模具钢具有优良的热稳定性、耐磨性能、红硬性、热疲劳性能以及高的热导率。该发明的经济性已逐步体现,但是该专利是通过加钨来弥补钼的降低导致的高温性能缺失,w仍是价格高昂的元素,而且易导致偏析。

4、中国发明专利公布号为cn112662845b公开了一种大厚度工模具钢水雾淬火工艺,属合金钢制造技术领域。其工艺包括(1)工模具钢加热至淬火温度保温充分时间;(2)工模具钢出炉迅速置于水雾装置工位,开启水雾模式,通过合理调节风力级别来控制水雾强弱;(3)实时监控工模具钢大面中心温度,温度低于300℃,停止水雾,静置;(4)水雾淬火钢件进回火炉回火。所获得的工模具钢具有优良的组织均匀性和力学性能,且芯表硬度梯度小于±1hrc。该水雾淬火工艺将为经济性的低钼钢淬透性不足提供保障。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种节钼热作模具钢及其制备方法,解决上述背景技术所提到的问题。

2、为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:

3、一种节钼热作模具钢,其特征在于,该节钼热作模具钢的组成成分包括如下元素重量百分比的原料:c:0.36-0.45%;si:0.10-0.45%;mn:0.15-0.45%;cr:6.5-8.5%;mo:0.5-0.8%;v:0.6-0.9%;其余微量残余元素为s、p、n、o、h,fe为余量。

4、节钼热作模具钢的制备方法,包括以下步骤:

5、s1、熔炼:将配料放入电弧炉中熔炼,在1500℃-1650℃浇铸到模具中形成电极钢棒,脱模后清除电极棒表面氧化皮和凹坑等缺陷;

6、s2、电渣重熔:电极棒进行电渣重熔,过滤电极棒中大部分不纯净杂质,且改变其形态分布,浇铸成圆形钢锭;

7、s3、高温均质化:将圆形钢锭加热到1230-1265℃,保温,使钢内成分扩散均匀,然后冷却至锻造温度1180℃;

8、s4、镦粗:将1180℃±10℃钢锭在压机上沿钢锭高度方向进行镦粗至45%高度,然后精整,回炉加热2-4小时,再进行第二次镦粗,精整,回炉保温2-4小时,再进行第三次镦粗,精整,始终保持终锻温度870℃以上;

9、s5、拔长:对三次反复镦粗后的钢锭进行拔长和锻打至最终尺寸,保持终锻温度870℃以上,拔长后坑冷至350℃左右;

10、s6、去应力退火:将模块加热至850℃退火10-16小时,消除应力,然后随炉冷切;

11、s7、超细化处理:将模块加热至1050-1100℃,保温0.2×d,其中d为锻件有效尺寸cm,水淬至室温,然后升温至600℃等温2.5小时,随后空冷至室温,再升温至800℃,等温0.8×d小时,其中d为锻件有效尺寸cm,出炉空冷。

12、作为本发明的进一步方案,在步骤s2中,保温时间根据钢锭直径尺寸所定,保温时间为0.2~0.4×d小时,其中d为钢锭直径尺寸cm。

13、本发明的有益效果是:

14、1.该发明在h13/4cr5mosiv1成分的基础上增钼加cr,而同时降低mo含量,因此,在su66钢基体中,将形成细小弥散的crxc耐磨析出相,从而形成一种高性能热作模具钢,节钼钢种su66的冲击韧性将超越h13优异水平,具有优良的高温摩擦磨损性能,高温热强性,热稳定性,热疲劳性能。

15、2.采用超细化热处理工艺,将有利于常规大生产实现该发明钢的稳定生产。

16、3.本发明将提升热作模具钢的晶粒度保持在astm 7级以上,硬度48-56hrc范围,7×10×55无缺口式样冲击功大于350j。



技术特征:

1.一种节钼热作模具钢,其特征在于,该节钼热作模具钢的组成成分包括如下元素重量百分比的原料:c:0.36-0.45%;si:0.10-0.45%;mn:0.15-0.45%;cr:6.5-8.5%;mo:0.5-0.8%;v:0.6-0.9%;其余微量残余元素为s、p、n、o、h,fe为余量。

2.根据权利要求1所述的节钼热作模具钢,其特征在于,该节钼热作模具钢的组成成分包括如下元素重量百分比的原料:c:0.4%;si:0.3%;mn:0.3%;cr:7.5%;mo:0.7%;v:0.8%;其余微量残余元素为s、p、n、o、h,fe为余量。

3.一种如权利要求1或2所述的节钼热作模具钢的制备方法,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的节钼热作模具钢制备方法,其特征在于,在步骤s2中,保温时间根据钢锭直径尺寸所定,保温时间为0.2~0.4×d小时,其中d为钢锭直径尺寸cm。


技术总结
本发明提供了一种节钼热作模具钢,节钼热作模具钢的组成成分包括如下元素重量百分比的原料:C:0.36‑0.45%;Si:0.10‑0.45%;Mn:0.15‑0.45%;Cr:6.5‑8.5%;Mo:0.5‑0.8%;V:0.6‑0.9%;其余微量残余元素为S、P、N、O、H,Fe为余量。其制备方法,包括以下步骤:S1、熔炼;S2、电渣重熔;S3、高温均质化;S4、镦粗;S5、拔长;S6、去应力退火;S7、超细化处理。该发明在H13/4Cr5MoSiV1成分的基础上增钼加Cr,而同时降低Mo含量,因此,在SU66钢基体中,将形成细小弥散的CrxC耐磨析出相,从而形成一种高性能热作模具钢,节钼钢种SU66的冲击韧性将超越H13优异水平,具有优良的高温摩擦磨损性能,高温热强性,热稳定性,热疲劳性能;采用超细化热处理工艺,将有利于常规大生产实现该发明钢的稳定生产。

技术研发人员:吴日铭,李奎岑,黄格格,许艺,吴英杰
受保护的技术使用者:上海工程技术大学
技术研发日:
技术公布日:2024/2/6
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