CN105239019A - 一种高镁冷作模具钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.40-1.60、Si：0.30-0.50、Mn：0.30-0.50、Cr：11.0-13.0、V：0.80、Mo：0.70-1.20、Ni：0.4-0.7、Mg：0.06-0.08，余量为Fe和不可避免杂质。本发明所制备的高镁冷作模具钢晶粒细化，网状碳化物减少，在降低成本的情况下提高了耐磨性、塑性、韧性及疲劳寿命等性能。
Description
技术领域
本发明涉及模具制造领域，尤其是涉及一种高镁冷作模具钢及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国模具制造业的迅猛发展，国内对模具用钢的需求逐年增加，但国内生产的模具钢大多处于中、低档水平，高档模具用钢主要依赖国外进口，目前，开发和研制高品质模具钢已越来越受国家重视。向模具钢中加入镁，可以起到细化晶粒、净化晶界、变性夹杂物、消除网状碳化物的作用，从而达到提高模具钢的使用寿命的目的。
但由于金属镁的蒸汽压很大，镁进入钢液后以气态形式存在，且镁在钢液中的溶解度很小；同时镁是一种活泼金属，镁加入钢液后烧损严重，收得率很低；以上两点限制了镁在钢中发挥作用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高镁冷作模具钢及其制备方法，提高镁的溶解度，同时降低镁的烧损，提高了模具钢的耐磨性、强度韧性和疲劳寿命等性能。
本发明是通过下述技术方案来实现的：一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.40-1.60、Si：0.30-0.50、Mn：0.30-0.50、Cr：11.0-13.0、V：0.80、Mo：0.70-1.20、Ni：0.40.7、Mg：0.06-0.08，余量为Fe和不可避免杂质。
优选的，一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.50、Si：0.40、Mn：0.40、Cr：12.0、V：0.80、Mo：0.90、Ni：0.50、Mg：0.07、余量为Fe和不可避免杂质。
一种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁、钒铁和镍镁合金装入冶炼设备中；
(2)开始熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以内；
(3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至1-3MPa，分3-5次加入镍镁合金，最后一批镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620℃开始浇注；
(4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
(5)将冷却后取出的坯料进行后续热处理工艺。
优选的，所述冶炼设备为加压感应炉。
优选的，所述镍镁合金加入加压感应炉的料仓内。
优选的，所述坯料后续热处理工艺为，将冷却后取出的坯料重新加热到700-900℃，保温1-4h，随炉冷却到400-600℃，再将坯料加热到800-1050℃，保温1-3h，取出用油冷却至室温后重新加热到200-450℃，保温1-3h，后随炉冷却至室温。
本发明的有益效果是：本发明采用加压感应炉进行熔炼，同时外部设有抽真空系统，冶炼时通入氩气加压，提高了镁的溶解度，采用镍镁合金，其低的镁含量有效降低合金加入后的烧损情况，使整个冶炼过程能够更加安全平缓的进行，所制备的高镁冷作模具钢晶粒细化，网状碳化物减少，在降低成本的情况下提高了耐磨性、强度韧性及疲劳寿命等性能。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例1-3对本发明进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.40、Si：0.30、Mn：0.30、Cr：11.0、V：0.80、Mo：0.70、Ni：0.4、Mg：0.06，余量为Fe和不可避免杂质。
一种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合金装入加压感应炉的料仓内；
(2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以内；
(3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至1MPa，由料仓分3次加入镍镁合金，最后一批镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620℃开始浇注；
(4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
(5)将冷却后取出的坯料重新加热到900℃，保温1h，随炉冷却到600℃，再将坯料加热到1050℃，保温3h，取出用油冷却至室温后重新加热到3500，保温3h，后随炉冷却至室温。
实施例2
一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.50、Si：0.40、Mn：0.40、Cr：12.0、V：0.80、Mo：0.90、Ni：0.50、Mg：0.07、余量为Fe和不可避免杂质。
一种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合金装入加压感应炉的料仓内；
(2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以内；
(3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至2MPa，由料仓分4次加入镍镁合金，最后一批镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620℃开始浇注；
(4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
(5)将冷却后取出的坯料重新加热到800℃，保温2h，随炉冷却到500℃，再将坯料加热到950℃，保温2h，取出用油冷却至室温后重新加热到450℃，保温1h，后随炉冷却至室温。
实施例3
一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.60、Si：0.50、Mn：0.50、Cr：13.0、V：0.80、Mo：1.20、Ni：0.70、Mg：0.08，余量为Fe和不可避免杂质。
一种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合金装入加压感应炉的料仓内；
(2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以内；
(3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至3MPa，由料仓分5次加入镍镁合金，最后一批镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620℃开始浇注；
(4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
(5)将冷却后取出的坯料重新加热到700℃，保温4h，随炉冷却到400℃，再将坯料加热到800℃，保温1h，取出用油冷却至室温后重新加热到200℃，保温2h，后随炉冷却至室温。
对实施例制备的高镁冷作模具钢试样进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例性能测试结果
由表1中看出，本发明中制备的高镁冷作模具钢硬度均达到60HRC以上，耐磨性良好，抗拉强度达到930Mpa以上，冲击韧性达到24AK/J以上，上述对材料的性能检测结果均良好，可满足模具钢使用要求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高镁冷作模具钢，其特征在于，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.40-1.60、Si：0.30-0.50、Mn：0.30-0.50、Cr：11.0-13.0、V：0.80、Mo：0.70-1.20、Ni：0.4-0.7、Mg：0.06-0.08，余量为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高镁冷作模具钢，其特征在于，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.50、Si：0.40、Mn：0.40、Cr：12.0、V：0.80、Mo：0.90、Ni：0.50、Mg：0.07、余量为Fe和不可避免杂质。
3.一种如权利要求1所述的高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁、钒铁和镍镁合金装入冶炼设备中；
(2)开始熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以内；
(3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至1-3MPa，分3-5次加入镍镁合金，最后一批镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620℃开始浇注；
(4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
(5)将冷却后取出的坯料进行后续热处理。
4.根据权利要求3所述的一种高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼设备为加压感应炉。
5.根据权利要求3所述的一种高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，所述坯料后续热处理工艺为，将冷却后取出的坯料重新加热到700-900℃，保温1-4h，随炉冷却到400-600℃，再将坯料加热到800-1050℃，保温1-3h，取出用油冷却至室温后重新加热到200-450℃，保温1-3h，后随炉冷却至室温。
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