CN107354305B - 改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法 - Google Patents

改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改善Cr12型锻制冷作模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法。本发明采用电炉冶炼加真空精炼的冶炼方式，低温浇注生产电极坯；电极坯退火切冒口后电渣，电渣锭热送至锻压车间，先采用上下V砧预拔长，预拔长后对坯料进行镦粗，镦粗采用“铆镦”，拔长采用“两轻一重”锻造法，主变形阶段倒棱锻造。通过本方法可以实现Cr12型锻制冷作模具钢(厚度200‑500mm)共晶碳化物不均匀度级别≤4.0级。

Description

改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法
技术领域
本发明涉及一种改善Cr12型锻制冷作模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法，Cr12型锻制冷作模具钢厚度范围为200mm-500mm。
背景技术
Cr12型冷作模具钢钢种高碳高鉻，属于莱氏体钢，变形抗力大，塑性差，锻造温度范围小，往往难以通过锻造大变形量充分破碎共晶碳化物，需要对冶炼、锻造工艺进行严格设计和控制，才能确保生产出满足用户需要的产品。
GB-T1299-2014 工模具钢标准中规定Cr12Mo1V1钢材直径或边长大于120mm,共晶碳化物不均匀度合格级别6.0级或供需双方协商确定，对于厚度大于120mm的Cr12Mo1V1钢材，生产厂家普遍不保共晶碳化物不均匀度级别。目前客户要求锻制模块（厚度≥200mm）共晶碳化物不均匀度级别≤4.0级，而对于现有技术Cr12型锻制冷作模具钢共晶碳化物的制备方法得到的不均匀度往往难以达到要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法，本方法制备的Cr12型锻制冷作模具钢（厚度200-500mm）共晶碳化物不均匀度级别≤4.0级。
本发明的技术方案是这样实现：一种改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法, 制备方法的流程如下：电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯+电极坯退火、热切冒口→电渣+热送→加热+镦粗锻造至成品→退火→下料、探伤、理化检测；该制备方法包括如下步骤：
步骤S01：炼钢，电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯，对Cr12型冷作模具钢的成分进行优化,共晶碳化物形成元素C、Cr、Mo、V含量按中下限控制；
步骤S02：电极坯退火，电极坯入炉退火前对表面进行测温，分别对电极坯头、中、尾三点进行测温，若最低温度≤500℃，则电极坯增加400-450℃的保温阶段，保温时间按D/100×0.5h计算；若最低温度≥500℃，则电极坯在600-650℃保温后升温至820±10℃进行退火；
步骤S03：电渣，一支电极坯电渣一支电渣锭，不交替电渣，充填比控制在0.6-0.7之间，电渣锭高径比控制在1.5-1.7之间；
步骤S04：锻造；
步骤S05：退火，锻后正火+等温球化退火。
所述步骤S01中各元素化学成分的重量百分比及目标成分的含量按下表控制：
所述步骤S04中锻造方法如下：热送电渣锭加热后，先采用上下V砧预拔长，预拔长后对坯料进行镦粗，坯料经过预拔后高径比控制在2.3-2.5之间，选择的电渣锭结晶器要求预拔锻造比≥2.0；镦粗过程要求先轻压坯料两端，使坯料两端变粗，近似铆钉状，待坯料高度接近其直径1.5倍时，再进行重击镦粗；拔长过程采用“两轻一重”锻造法，坯料温度950～1050℃范围内重压，压下量控制在16%-20%之间，1050℃以上或950℃以下轻压，压下量控制在8%-12%之间；模块主变形阶段要求每道次拉拔长后，对模块棱角进行45°倒角，倒角压下量为坯料厚度的0.1-0.15倍；
所述步骤S05中退火的方法如下：锻件加热至960℃保温，雾冷至400至450℃，再加热至870℃保温并随炉冷却至730℃等温球化，然后缓慢冷却至室温。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：通过对合金成分的优化控制减轻原始坯料的偏析程度；电渣重熔细化铸态组织中粗大的鱼骨状共晶碳化物；锻造预拔长，使电渣锭皮下铸态组织转变为锻态组织，改善表面塑性后再镦粗，镦粗增大锻造比。拔长过程中倒角操作，减小难变形区，加强心部变形，充分破碎共晶碳化物，达到改善共晶碳化物不均匀度的目的；锻后退火，消除应力，保证模块无影响交货的裂纹类缺陷。通过本方法可以实现Cr12型锻制冷作模具钢(厚度200-500mm)共晶碳化物不均匀度级别≤4级。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
图2为本发明实施例一的电极坯退火的曲线图。
图3为本发明实施例二电极坯退火的曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例一
改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,如图1、2所示，该方法流程如下：电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯+电极坯退火、热切冒口→电渣+热送→加热+镦粗锻造至成品→退火→下料、探伤、理化检测；该制备方法包括如下步骤：
步骤S01：炼钢，电炉冶炼+真空精炼+低温浇注电极坯（φ500），化学成分见下表2；
表2 化学成分
步骤S02：电极坯退火，电极热切冒口后对电极坯锭身进行测温，实测最低温度380℃，按要求电极坯在400-450℃保温2.5h, 保温时间是按照D/100×0.5h计算的,保温后以≤50℃的升温速度升温至820℃进行退火；
步骤S03：电渣，每支φ500电极坯单独电渣为5.0t电渣锭，结晶器选用Φ790/Φ830,电渣锭锭身高度约为1300mm；
步骤S04：锻造，热送电渣锭按照专用加热规范执行后，先采用上下V砧预拔长，将电渣锭预拔长至Φ680，预拔长后换上下平砧，对坯料两端进行轻压，将坯料压至高度1200mm,采用镦粗板镦粗至高度750mm；拔长过程要求坯料温度950～1050℃范围内重压，每道次的压下量控制在16%-20%之间，1050℃以上或950℃以下轻压，压下量控制在8%-12%之间；模块主变形阶段要求每道次拉拔长后，对模块棱角进行45°倒角，每次倒角根据坯料厚度进行跳帧，倒角为坯料厚度的0.1-0.15倍，按以上方式锻造至模块成品尺寸；
步骤S05：退火，锻后正火+等温球化退火，锻件加热至960℃保温，雾冷至400至450℃，再加热至870℃保温并随炉冷却至730℃等温球化，然后缓慢冷却至室温。
结论：按照以上步骤生产的300x400规格的1.2379模块，锻后检测共晶碳化物不均匀度为3.0级。
实施案例二
改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,如图1、3所示，该方法流程如下：电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯+电极坯退火、热切冒口→电渣+热送→加热+镦粗锻造至成品→退火→下料、探伤、理化检测；该制备方法包括如下步骤：
步骤S01：炼钢，电炉冶炼+真空精炼+低温浇注电极坯（φ600），熔炼成分见下表3；
表3 化学成分
步骤S02：电极坯退火，电极热切冒口后对电极坯锭身进行测温，实测最低温度545℃，按要求电极坯在600-650℃保温3h,保温时间是按照D/100×0.5h计算的,保温后以≤50℃的升温速度升温至820℃进行退火；
步骤S03：电渣，每支的φ600电极坯单独电渣为7.0t电渣锭，结晶器选用Φ880/Φ940,电渣锭锭身高度约为1450mm；
步骤S04：锻造，热送电渣锭按照专用加热规范执行后，先采用上下V砧预拔长，将电渣锭预拔长至Φ780，预拔长后换上下平砧，对坯料两端进行轻压，将坯料压至高度1300mm,采用镦粗板镦粗至高度850mm；拔长过程要求坯料温度950～1050℃范围内重压，每道次的压下量控制在16%-20%之间，1050℃以上或950℃以下轻压，压下量控制在8%-12%之间；模块主变形阶段要求每道次拉拔长后，对模块棱角进行45°倒角，每次倒角根据坯料厚度进行跳帧，倒角为坯料厚度的0.1-0.15倍，按以上方式锻造至模块成品尺寸；
步骤S05：退火，锻后正火+等温球化退火，锻件加热至960℃保温，雾冷至400至450℃，再加热至870℃保温并随炉冷却至730℃等温球化，然后缓慢冷却至室温。
结论：按照以上步骤生产的405x540规格的1.2379模块，锻后检测共晶碳化物不均匀度为4.0级。

Claims (4)

1.一种改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,其特征在于：制备方法的流程如下：电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯+电极坯退火、热切冒口→电渣+热送→加热+镦粗锻造至成品→退火→下料、探伤、理化检测；该制备方法包括如下步骤：
步骤S01：炼钢，电炉冶炼+真空精炼+浇注电极坯，对Cr12型冷作模具钢的成分进行优化,共晶碳化物形成元素C、Cr、Mo、V含量按中下限控制；
步骤S02：电极坯退火，电极坯入炉退火前对表面进行测温，分别对电极坯头、中、尾三点进行测温，若最低温度≤500℃，则电极坯在400-450℃保温，保温时间按D/100×0.5h计算，保温后升温至820℃进行退火；若最低温度＞500℃，则电极坯在600-650℃保温，保温后升温至820℃进行退火；其中，D为电极坯截面直径；
步骤S03：电渣，一支电极坯电渣一支电渣锭，不交替电渣，充填比控制在0.6-0.7之间，电渣锭高径比控制在1.5-1.7之间；
步骤S04：锻造；
步骤S05：退火，锻后正火+等温球化退火。
2.根据权利要求1所述的改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,其特征在于：所述步骤S01中各元素化学成分的重量百分比为：C:1.40～1.60，Si:≤0.40,Mn: ≤0.60,P≤0.028,S:≤0.015, Cr: 11.00～13.00,V: 0.07～1.00,Mo: 0.07～1.00,Cu:≤0.20。
3.根据权利要求1所述的改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,其特征在于：所述步骤S04中锻造方法如下：热送电渣锭加热后，先采用上下V砧预拔长，预拔长后对坯料进行镦粗，坯料经过预拔后高径比控制在2.3-2.5之间，选择的电渣锭结晶器要求预拔锻造比≥2.0；镦粗过程要求先轻压坯料两端，使坯料两端变粗，近似铆钉状，待坯料高度接近其直径1.5倍时，再进行重击镦粗；拔长过程采用“两轻一重”锻造法，坯料温度950～1050℃范围内重压，压下量控制在16%-20%之间，大于1050℃或小于950℃轻压，压下量控制在8%-12%之间；模块主变形阶段要求每道次拉拔长后，对模块棱角进行45°倒角，倒角压下量为坯料厚度的0.1-0.15倍。
4.根据权利要求1所述的改善Cr12型模具钢共晶碳化物不均匀度的制备方法,其特征在于：所述步骤S05中退火的方法如下：锻件加热至960℃保温，雾冷至400至450℃，再加热至870℃保温并随炉冷却至730℃等温球化，然后缓慢冷却至室温。
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