CN107557688A

CN107557688A - 一种高韧性冷作模具钢

Info

Publication number: CN107557688A
Application number: CN201710832939.8A
Authority: CN
Inventors: 周青春; 徐卫明; 顾金才; 钱强; 葛建辉; 罗小芳; 赵博伟; 丁勇; 宋小亮
Original assignee: ZHANGJIAGANG CITY GUANGDA MACHINERY FORGING CO Ltd
Current assignee: ZHANGJIAGANG CITY GUANGDA MACHINERY FORGING CO Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明涉及一种高韧性冷作模具钢，所述高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C≤0.80%，Si≤0.30%，Mn 0.50～1.00%，Cr 2.50～3.50%，Mo 0.30～0.50%，V 0.50～1.00%，W 0.10～0.20%，S≤0.030%，P≤0.030%，Fe余量；且本发明钢的制备过程如下：配料、冶炼、电渣重熔，热送；高温扩撒热热处理，然后多向锻造热加工，锻后退火处理；最后进行调质热处理，获得硬度58～62HRC的回火马氏体组织。本发明的优点在于：本发明钢具有低成本、高的淬透性、高韧性、高强度和耐磨性能。

Description

一种高韧性冷作模具钢

技术领域

本发明属于合并钢技术领域，涉及一种合金化模具钢，特别涉及一种高韧性冷作模具钢。

背景技术

随着我国制造业的迅速发展，对模具的用量越来越大，对模具材料的性能要求也越来越高，尤其是高强度和高耐磨性等。在汽车制造业、家电、电子通信等的生产均用到模具。这些模具要求要有高强度和高耐磨性，目前使用的大多是进口的1.2379钢或DC53钢等材料来制造这些模具。但是1.2379钢塑韧性较差，不适用于型腔复杂或型腔较深的模具，并且对锻造加工工艺要求严格，难于进行锻造加工。而DC53钢材强度和耐磨性不足，模具容易早期变形失效或磨损失效，这将大大增加这些汽车产品的制造成本。特别是2012年以来的全球经济底迷环境下，节约资源和降低成本是汽车制造业的一大瓶颈。

面对这样的国际国内环境下，开发出高强度高耐磨性模具钢，以代替进口的1.2379钢或DC53模具钢，经检索，专利CN 105861942公开了一种冷作模具钢及其制造工艺，该模具钢的化学成分中各主要合金元素的质量百分比为：C 0 .60～1 .00%，Si≤0 .30%，Mn≤ 0 .40%，Cr 5 .00～6 .00%，Mo 0 .50～1 .00%，V 0 .50～1 .00%，W 0 .20～0.50%，S≤0 .030%，P≤ 0 .030%，Fe余量；由于这种冷作模具钢的化学成份含有较高的钼和铬，确保了钢的高温性能，且其淬透性得到了较大的提高，但这种材料电渣锭的偏析严重，成材后的组织中存在大量的大块液析碳化物，使得材料的韧性不足，容易出现早期开裂失效。由于这种材料含有大量的二次硬化元素，其回火态二次碳化物容易在服役条件下长大粗化和发生类型转变，而且回火马氏体中的合金元素也容易析出而降低钢的强度，从而降低钢的高温性能。另外，这种钢中的锰元素含量相对较低，不利于保证钢的热稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高韧性冷作模具钢，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高韧性冷作模具钢，其创新点在于：所述高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C ≤0.80%，Si ≤0.30%，Mn 0.50～1.00%，Cr 2.50～3.50%，Mo 0.30～0.50%，V 0.50～1.00%，W 0.10～0.20%，S≤0.030%，P ≤0.030%，Fe余量；所述的高韧性冷作模具钢的制备工艺包括如下步骤：

（1）冶炼：按高韧性冷作模具钢的组成成分及其质量百分比进行配料、电弧炉冶炼和精炼、然后电渣重熔，脱模热送锻造加热炉；

（2）高温扩散热处理：加热升温至1150～1200℃，到温均温后保温时间为10～20h；

（3）锻造热加工：将经过高温扩散热处理的钢锭降温至900～1200℃，并在此温度范围内进行多向锻造加工，采用两镦两拔锻造方式，锻造压缩比≥3，总锻比≥5，终锻温度≥850℃；

（4）锻后热处理：锻后装退火炉退火处理，退火加热温度780～850℃，保温30～40小时，炉冷至150℃以下出炉；

（5）锯切：探伤并锯切两头，切除锻件两端缺陷，并检查锻件表面质量，非金属夹杂物及金相检验，合格及可由于加工成相应的模具；

（6）调质热处理：加热至1020～1060℃保温5～10小时，出炉油冷或水冷至表面温度150℃以下，装回火炉回火，加热至560～620℃，保温4-8小时，炉冷至150℃以下，二次回火，加热至560～620℃，保温4-8小时出炉空冷。

进一步地，所述高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其最佳质量百分比如下：C0.60%，Si 0.15%，Mn 0.60%，Cr 3.00%，Mo 0.40%，V 0.80%，W 0.15%，P＜0.030%，S＜0.030%， Fe余量。

进一步地，所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式。

本发明的优点在于：本发明高韧性冷作模具钢的合金化特点是利用Cr-Mo-V-W多合金元素合金化的特点，适当减少钢中Cr和Mo含量而增加弱碳化物形成元素锰，保证钢的淬透性的同时，可以促进渗碳体的分解和推迟碳化物的析出与长大，有利于钢的热稳定性提高，进而保证钢的强度和耐磨性，并且与1.2379钢相比较，具有较好的塑韧性，大大降低钢的锻造加工难度，并且使钢的韧性得到显著提高，大大降低模具开裂的风险，这大大提高了钢的生产成材率，减低了本发明钢种的生产风险。本发明钢种由于较低的碳含量而提高了钢的塑韧性；适量的Mo和V元素，确保钢具有较高的淬硬性；合金W的加入，在钢中形成稳定的WC颗粒，提高了钢的强度和增加钢的耐磨性；通过本发明的配方，可获得硬度58～62HRC的回火马氏体组织。

结合以上特点，与1.2379钢或DC53钢相比，本发明钢种具有高强度和耐磨性和较好的塑韧性，并且大大提高生产成材率而降低生产成本，这为我国制造业尤其是汽车制造业和家电及电子通信制造业带来巨大的贡献，并且提高我国模具钢制造水平和市场竞争力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为实施例高韧性冷作模具钢的CCT曲线。

图2为实施例高韧性冷作模具钢的回火特性曲线。

图3为实施例高韧性冷作模具钢的金相组织。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C 0.60%，Si0.15%，Mn 0.60%，Cr 3.00%，Mo 0.40%，V 0.80%，W 0.15%，P 0.025%，S 0.010%， Fe余量。

本实施例中，高韧性冷作模具钢的制备工艺过程和步骤如下：

（1）冶炼：按上述的组成成分配比在电弧炉中进行冶炼，然后炉外精炼和真空脱气，然后电渣重熔成钢锭后热送锻造加热炉；

（2）高温扩散热处理：将钢锭在锻造加热炉中分级升温，即分别在600℃、800℃、1100℃等温，最后加热升温至1180～1200℃，到温均温后保温时间为10～20h；

（6）调质热处理：加热至1020～1060℃保温5～10小时，出炉油冷或水冷至表面温度150℃以下，装回火炉回火，加热至250～350℃，保温4-8小时，炉冷至150℃以下，出炉空冷。

本实施例高韧性冷作模具钢经过上述冶炼及锻造热加工和热处理后，最终成品规格为（长*宽*厚）2500mm*800mm*400mm模块，取样进行性能测试：

A 相变特性：

本实施例高韧性冷作模具钢的CCT曲线如附图1所示；

B 回火特性：

本实施例高韧性冷作模具钢的回火特性曲线如附图2所示；

C 显微组织：

本实施例高韧性冷作模具钢的显微组织如附图3所示；

D 冲击韧性实验：

在坯料上取横向冲击试样，试样尺寸为7mm×10mm×55mm（采用北美压铸协会标准）；

室温冲击功值：≥320J。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种高韧性冷作模具钢，其特征在于：所述高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其质量百分比如下：C ≤0.80%，Si ≤0.30%，Mn 0.50～1.00%，Cr 2.50～3.50%，Mo 0.30～0.50%，V 0.50～1.00%，W 0.10～0.20%，S≤0.030%，P ≤0.030%，Fe余量；所述的高韧性冷作模具钢的制备工艺包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高韧性冷作模具钢，其特征在于：所述高韧性冷作模具钢采用的组成成分及其最佳质量百分比如下：C 0.60%，Si 0.15%，Mn 0.60%，Cr 3.00%，Mo 0.40%，V 0.80%，W 0.15%，P＜0.030%，S＜0.030%， Fe余量。

3.根据权利要求1所述的高韧性冷作模具钢，其特征在于：所述高温扩散热处理步骤中，升温采用多级升温方式。