CN104818424B - 高品质h13稀土模具钢及其生产方法 - Google Patents
高品质h13稀土模具钢及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法，属模具钢制造技术领域。本发明的高品质H13稀土模具钢，钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0；直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬回火至HRC44‑46，三维方向每个方向按北美NADCA207‑2011无缺口冲击功≥300J，等向比≥86%。其工艺为钢液经稀土Ce、La处理‑‑水冷模铸‑‑重型挤压成形‑‑退火。本发明的模具钢最大优点是：高纯净度、高力学性能、高等向性，省掉传统的电渣重熔，有效降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法，属模具钢制造技术领域。
背景技术
模具钢是制造模具的必备材料。由于热作模具与热的金属接触，因此要求它具有高温强度、耐磨性和韧性，抗热疲劳及耐氧化性能，同时亦需要高的淬透性和较小的变形。为了满足模具的上述要求，对钢材性能就有特殊要求：钢材成份均匀、组织均匀、硬度均匀；钢质纯净、要求钢中有害元素及非金属夹杂物含量低；钢致密，无气孔、疏松、偏析小等：钢材各向异性小。近二十年来，国家出台了一系列产业政策中，十分重视模具和模具钢的发展。目前我国模具制造业年产值每年以百分之10%-15%的速度增长，但我国模具钢有些高端产品仍满足不了模具制造业发展的需要，尤其是高品质、大型的长寿命模具用钢，每年需花几十亿人民币进口10万吨模具钢。高品质模具钢市场一直为瑞典一胜百、日本大同、日本日立、奥地利百禄、德国撒斯特以及美国芬可乐等占有。
H13钢 (相当于我国4Cr5MoSiV1)具有良好的综合性能，被广泛应用于锻造压力机模具和铝合金压铸模。但H13钢有较大的尺寸效应，国外采用炉外精练（高品质H13钢采用电渣重熔）、高温扩散退火、等向锻造等工艺，以减小Cr和Mo的成分偏析、提高钢质纯净度、致密金属组织，改善等向性。但对于大规格模具钢，不仅需大型电渣重熔设备，增加生产成本、延长生产周期，而且大规格模具钢的等向锻造工艺不易实现。
发明内容
本发明的目的克服了现有技术的不足开发出一种大规格高品质H13稀土模具钢及生产方法。
本发明技术解决方案
高品质H13稀土模具钢，钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0；直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬回火至HRC44-46，三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J，等向比≥86%。
高品质H13稀土模具钢的生产方法，其特征在于,采用电炉冶炼钢液经稀土Ce、La处理--水冷模铸--重型挤压成形--精细球化退火”方法，不用电渣重熔工艺，降低生产成本。
所述钢液经稀土Ce、La处理，钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时，加入0.02%的稀土Ce、La铁合金，进行稀土处理。
所述水冷模铸：钢液过热度35-40℃、浇铸速度14-16kg/s、冷却水冷量380m3/h，钢锭凝固组织为细柱状晶和等轴晶。
所述重型挤压成形，在挤压加热温度1270℃、挤压速度30mm/s、挤压比≥5。
所述精细球化退火：球化退火过程中，于1050℃和980℃，两次出炉浸水处理到300-350℃。
本发明生产出的大规格模具钢最大优点是：高纯净度、高力学性能、高等向性，省掉传统的电渣重熔，有效降低生产成本。
附图说明
图1为本发明高品质H13稀土模具钢退火组织图。
具体实施方式
本实施例中，高品质H13稀土模具钢φ450х5500mm棒材。
其工艺过程和步骤如下：
(1)电炉冶炼及LF炉精炼：按照北美NADCA207-2011高级H13钢的成分及重量百分比为：C 0.37～0．42％，Si 0.80～1.20％，Mn 0.20～0.50％，Cr 5.00～5.50％，Mo 1.20～1.75％，V 0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，Fe余量进行配料、电炉熔炼，控制出钢P≤0.010%，然后进行LF炉合金化及脱S，使S≤0.003％；
(2)VD炉真空除气及喂稀土线：钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时，加入0.02%的稀土Ce、La铁合金，进行稀土处理；
(3)水冷模铸钢锭：1100锭型，浇铸温度1540℃，浇铸速度15Kg/s ，水冷量380m3/h，细化结晶组织，消除液析和带状偏析；
(4)挤压成形：挤压加热温度1270℃，挤压速度30mm/s，挤压比6.0；
(5)退火：挤后对坯料迅速水冷至300～350℃后进行球化退火。球化退火过程中，于1050℃和980℃，两次出炉浸水处理到300-350℃，抑制碳化物成网状析出，球化退火硬度≤223HBW；
（6）检测：从退火材料上切取试样，经1010±10℃，保温30min，油冷至室温，经不低于593℃两次回火，晶粒度≥7级，硬度HRC44-46，三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J，等向比≥86%。
Claims (1)
1.高品质H13稀土模具钢，其特征在于，钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0；直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件，心部三维方向取样淬回火至HRC44-46，三维方向的每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J，等向比≥86%；
制备方法如下：电炉冶炼钢液经稀土Ce、La处理--水冷模铸--重型挤压成形--精细球化退火；
钢液经稀土Ce、La处理：钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时，加入0.02%的稀土Ce、La铁合金，进行稀土处理；
水冷模铸：钢液过热度35-40℃、浇铸速度14-16kg/s、冷却水冷量380m3/h，钢锭凝固组织为细柱状晶和等轴晶；
重型挤压成形：挤压加热温度1270℃、挤压速度30mm/s、挤压比≥5；
精细球化退火：球化退火过程中，温度1050℃和980℃，两次出炉浸水处理到300-350℃。
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