CN103484686A - 一种细化h13模具钢碳化物的方法 - Google Patents

一种细化h13模具钢碳化物的方法 Download PDF

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姚迪
王亮亮
臧若愚
李勇勇
宁博
何志军
韩啸
李稷
王昊
吴政
武贺
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Abstract

一种细化H13模具钢碳化物的方法，属于金属材料领域。包括：含镁母电极制备、电渣重熔、缓冷、退火步骤。制备含镁H13母电极是采用感应炉→模铸工艺，或是采用电炉→炉外精炼→连铸坯或模铸工艺。含镁H13母电极中镁含量大于50ppm。电渣重熔渣系为CaF2-Al2O3-CaO-MgO，重熔过程连续对渣池加铝粉脱氧。电渣锭中镁含量大于5ppm。脱锭后放入保温坑缓冷。退火工艺为，升温速度为40-50℃/h，升温到650-760℃保温2h，再升温至860℃保温8h，炉内自然冷却，500℃出炉，自然冷却至常温。本发明钢中含有一定镁，不仅降低H13热作模具钢中碳化物数量，有效细化碳化物；对凝固组织细化产生有利的作用，由此提高H13热作模具钢的强度及耐磨性能。

Description

一种细化H13模具钢碳化物的方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，涉及改善钢质量的方法，具体是指一种细化H13模具钢碳化物的方法。
背景技术
随着模具制造业的不断发展、模具工作条件的日益苛刻，对模具材料的冶金质量、性能、寿命等要求不断提高。国产H13模具钢与国际先进水平相比存在一定的差距，国产H13钢制的压铸模具寿命为3～5万模次，进口的可达20万次。H13热作模具钢是高合金钢，钢中碳含量比较高，冶炼或热加工过程，钢中存在大量的碳化物，其碳化物的大小、形貌及分布对模具的使用寿命和性能的稳定性具有极大地影响。碳化物分为一次碳化物和二次碳化物。其中一次碳化物是在钢液凝固的共晶反应阶段直接从液相中析出，二次碳化物是从奥氏体或马氏体中析出。碳化物为二次渗碳体并且铬是碳化物主要形成元素。细小而均匀分布的碳化物可提高钢的耐磨性，强度，韧性和使用寿命。国产H13模具钢一次碳化物较多，退火组织中碳化物有明显沿晶界分布现象，因此细化钢中的碳化物、改善碳化物的分布对提高模具钢质量具有重要的作用。
发明内容
本发明的目的是对含镁H13模具钢的制备→电渣重熔→缓冷→退火工艺路线，采用镁细化H13模具钢碳化物的方法。
本发明采用以下技术方案实现：细化H13模具钢中碳化物，并且改善碳化物的分布，主要包括以下步骤：
（1）大于50ppm含镁H13模具钢母电极的制备；
（2）电渣重熔过程采用液渣引燃法，渣系为CaF2-Al2O3-CaO-MgO。电渣重熔过程连续对渣池加铝粉脱氧，加铝量为1kg/t钢。保证电渣锭中的镁含量大于5ppm；
（3）脱锭后放入保温坑缓冷。退火工艺为：升温速度为40-50℃/h，升温到650-760℃保温2h，再升温至860℃保温8h，炉内自然冷却，500℃出炉。自然冷却至常温。
为了较好的实现本发明，电渣重熔过程最佳渣系为50%CaF2-20%Al2O3-20%CaO-10%MgO。
本发明具有以下优点及有益效果：
（1）利用镁微合金化理论和技术降低H13热作模具钢中碳化物数量，有效细化碳化物；
（2）钢中含有一定镁，不仅影响H13模具钢中夹杂物及碳化物的析出行为，同时还会对凝固组织细化产生有利的作用，由此提高H13热作模具钢的强度及耐磨性能；
（3）有助于H13热作模具钢冶炼新工艺的开发，研究成果可推广应用至其它高碳工模具钢的生产。
附图说明
图1电解碳化物SEM形貌：（a）不含镁；（b）含镁10ppm；
图2碳化物SEM形貌：（a）不含镁；（b）含镁10ppm；
图3碳化物粒径分布。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
采用2t感应炉冶炼H13废钢→200kg电渣重熔（Φ180mm）→缓冷→退火工艺路线，具体步骤如下：
（1）在感应炉出钢过程加入Fe-20.13wt%Al-6.02wt%Mg合金20kg，出钢后镇静60s后浇铸；
（2）电渣重熔过程采用液渣引燃法。渣料在600℃下烘烤8h。加入渣料为CaF25kg-2kgAl2O3-2kgCaO-1kgMgO；
（3）电渣重熔过程工作电压为55V，工作电流为2kA。冶炼过程加铝量为0.2kg，分四次加入。脱锭后放入保温坑保温8h。
（4）退火工艺为：升温速度为40-50℃/h，升温到650-760℃保温2h，再升温至860℃保温8h，炉内自然冷却，500℃出炉。自然冷却至常温。
为了更充分的说明本发明的效果，现在以实际测试数据进行相关说明：
取上述加镁退火电渣锭和不加镁退火电渣锭的电解样及金相样。其成分如表1所示。
表1退火后H13模具钢的成分/%
C Si Mn Cr Mo V P S Mg
不加镁 0.40 0.99 0.29 4.91 1.22 0.93 0.025 0.007 0
加镁 0.41 0.98 0.29 5.04 1.22 0.91 0.026 0.006 0.0010
对电解样，电解后在扫描电镜下观察碳化物的形貌。对金相样品抛光后采用4%硝酸酒精腐蚀后40s。然后，采用Image-Pro Plus软件在扫描电镜5000倍下统计碳化物10个视场，分析碳化物的大小及数量。
电解后碳化物SEM形貌如图1所示。由图1可以看出，含镁10ppm的试样中碳化物粒度明显减小。
金相样腐蚀后的碳化物形貌如图2所示，可以看出钢中加入镁后碳化物分布较均匀、颗粒较小。统计结果如表2和图3所示，加入镁后碳化物的平均面积减少了34%，碳化物的圆形度也明显改善。由图3可知，相比不加镁，H13模具钢中加入10ppm镁后小于0.3μm和0.3-0.5μm碳化物都增加了6%，而大于0.5μm的碳化物减少了11%。
表2碳化物数量及大小
碳化物数量/个 平均面积/μm2 平均直径/μm 平均圆形度
不加镁 3254 0.103 0.302 1.638
加镁 4936 0.068 0.260 1.374
以上实例实现了H13模具钢碳化物的细化，并且改善碳化物的分布。

Claims (6)

1.一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：包括：含镁母电极制备、电渣重熔、缓冷、退火步骤，制备含有一定镁含量、经电渣处理的H13模具钢，利用镁来细化钢中的碳化物。
2.根据权利要求1所述的一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：制备含镁H13母电极是采用感应炉→模铸工艺，或者是采用电炉→炉外精炼→连铸坯或模铸工艺。
3.根据权利要求1～2所述的一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：含镁H13母电极中镁含量大于50ppm。
4.根据权利要求1所述的一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：电渣重熔渣系为CaF2-Al2O3-CaO-MgO，重熔过程连续对渣池加铝粉脱氧，加铝量为1kg/t钢。
5.根据权利要求1所述的一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：保证电渣锭中镁含量大于5ppm。
6.根据权利要求1所述的一种细化H13模具钢中碳化物的方法，其特征在于：脱锭后放入保温坑缓冷；退火工艺为，升温速度为40-50℃/h，升温到650-760℃保温2h，再升温至860℃保温8h，炉内自然冷却，500℃出炉，自然冷却至常温。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105603203A (zh) * 2016-01-22 2016-05-25 东北大学 一种提高Mn18Cr18N钢热加工性能的方法
CN106011494A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 四川六合锻造股份有限公司 一种稳定提高含硼电渣钢硼收得率的冶炼方法
CN106282750A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 北京科技大学 一种改善电渣重熔工模具钢中碳化物的方法
CN106893799A (zh) * 2015-12-18 2017-06-27 中国科学院金属研究所 采用铝稀土复合脱氧制备高纯净h13热作模具钢方法
WO2020177325A1 (zh) 2019-03-01 2020-09-10 育材堂（苏州）材料科技有限公司 热作模具钢、其热处理方法及热作模具
CN113088630A (zh) * 2021-03-11 2021-07-09 上大新材料(泰州)研究院有限公司 一种用于改质马氏体气阀钢碳化物的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86108748A (zh) * 1986-12-27 1988-08-10 北京钢铁学院 提高高合金化铸造合金性能的新方法
CN1540001A (zh) * 2003-11-01 2004-10-27 湖南科技大学 H13钢等温球化退火工艺
CN101070580A (zh) * 2007-03-05 2007-11-14 大连海事大学 多类型超细碳化物中合金工具钢
CN101182619A (zh) * 2007-12-06 2008-05-21 上海大学 高强韧性冷作模具钢及其制备方法
CN102676923A (zh) * 2012-05-29 2012-09-19 上海大学 一种超高热导率热冲压模具用钢及其制备方法
CN102912236A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 北京科技大学 一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺
CN103243268A (zh) * 2013-05-09 2013-08-14 内蒙古北方重工业集团有限公司 一种高品质h13稀土模具钢及其生产方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86108748A (zh) * 1986-12-27 1988-08-10 北京钢铁学院 提高高合金化铸造合金性能的新方法
CN1540001A (zh) * 2003-11-01 2004-10-27 湖南科技大学 H13钢等温球化退火工艺
CN101070580A (zh) * 2007-03-05 2007-11-14 大连海事大学 多类型超细碳化物中合金工具钢
CN101182619A (zh) * 2007-12-06 2008-05-21 上海大学 高强韧性冷作模具钢及其制备方法
CN102676923A (zh) * 2012-05-29 2012-09-19 上海大学 一种超高热导率热冲压模具用钢及其制备方法
CN102912236A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 北京科技大学 一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺
CN103243268A (zh) * 2013-05-09 2013-08-14 内蒙古北方重工业集团有限公司 一种高品质h13稀土模具钢及其生产方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宁博等: ""H13 模具钢电渣重熔过程Mg 的烧损动力学"", 《河南冶金》, vol. 20, no. 6, 31 December 2012 (2012-12-31) *
李勇勇等: ""Mg对退火后H13模具钢力学性能的影响"", 《南方金属》, 30 April 2013 (2013-04-30), pages 48 - 53 *
王妮燕等: ""电渣重熔生产优质模具钢(H13)的工艺转变试验", 《特钢技术》, 31 December 2001 (2001-12-31), pages 18 - 21 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106893799A (zh) * 2015-12-18 2017-06-27 中国科学院金属研究所 采用铝稀土复合脱氧制备高纯净h13热作模具钢方法
CN106893799B (zh) * 2015-12-18 2019-02-19 中国科学院金属研究所 采用铝稀土复合脱氧制备高纯净h13热作模具钢方法
CN105603203A (zh) * 2016-01-22 2016-05-25 东北大学 一种提高Mn18Cr18N钢热加工性能的方法
CN106011494A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 四川六合锻造股份有限公司 一种稳定提高含硼电渣钢硼收得率的冶炼方法
CN106011494B (zh) * 2016-05-25 2018-07-24 四川六合锻造股份有限公司 一种稳定提高含硼电渣钢硼收得率的冶炼方法
CN106282750A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 北京科技大学 一种改善电渣重熔工模具钢中碳化物的方法
CN106282750B (zh) * 2016-09-20 2018-05-22 北京科技大学 一种改善电渣重熔工模具钢中碳化物的方法
WO2020177325A1 (zh) 2019-03-01 2020-09-10 育材堂（苏州）材料科技有限公司 热作模具钢、其热处理方法及热作模具
CN113088630A (zh) * 2021-03-11 2021-07-09 上大新材料(泰州)研究院有限公司 一种用于改质马氏体气阀钢碳化物的方法
CN113088630B (zh) * 2021-03-11 2022-06-21 上大新材料(泰州)研究院有限公司 一种用于改质马氏体气阀钢碳化物的方法

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