CN107974634B - 耐蚀钢的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐蚀钢的制备方法，属于钢制备领域。本发明所要解决的技术问题是提供耐蚀钢的制备方法，该方法所用原料钢水的化学成分及其重量百分比为：C 0.32～0.35％、Si 0.35～0.5％、Mn 0.40～0.47％、Cr 13.0～15.0％、Ni0.25～0.28％、Mo 0.11～0.18％、V 0.06～0.075％、Cu 0.066～0.068％、P 0.011～0.018％、S 0.0024～0.0028％、余量为Fe。本发明方法通过合理控制原料钢水的化学成分，并提供与之匹配的锻造工艺以及热处理工艺，显著提高了所得钢材的耐蚀性能，尤其适用于制备塑料模具钢。

Description

耐蚀钢的制备方法
技术领域
本发明涉及耐蚀钢的制备方法，属于钢制备领域。
背景技术
钢材的耐蚀性会对钢材本身及其相关制品的质量产生一定影响，是评价钢材质量的重要指标之一。比如，塑料模具钢是主要用于生产塑料制品的模具，模具钢的耐蚀性，不仅影响到模具的使用寿命，而且还会给塑料产品的表面质量带来影响。随着塑料制品品质的提升，以及市场竞争的日趋激烈，对模具钢的耐蚀性提出了更高的要求。
因此，提供一种高耐蚀性能钢的制备方法，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供耐蚀钢的制备方法。
本发明提供了耐蚀钢的制备方法，原料钢水的化学成分及其重量百分比为：
C 0.32～0.35％、Si 0.35～0.5％、Mn 0.40～0.47％、Cr 13.0～15.0％、Ni 0.25～0.28％、Mo 0.11～0.18％、V 0.06～0.075％、Cu 0.066～0.068％、P 0.011～0.018％、S0.0024～0.0028％、余量为Fe。
优选地，原料钢水的化学成分及其重量百分比为：
C 0.32～0.33％、Si 0.36～0.42％、Mn 0.42～0.45％、Cr 13.1～14.5％、Ni0.25～0.28％、Mo 0.11～0.16％、V 0.065～0.075％、Cu 0.066～0.067％、P 0.013～0.018％、S 0.0024～0.0028％、余量为Fe。
所述钢水中还可以含有不可避免的杂质。
进一步地，所述的制备方法包括如下步骤：将钢水铸成钢锭，热装热送，锻造，淬火，回火，即得。
进一步地，所述热装热送的方法为：将钢锭送入加热炉，入炉温度大于550℃，加热温度为1180～1210℃，加热时间为6～9h。
优选地，入炉温度为570～580℃。
进一步地，采用4500t压机锻造。
进一步地，所述淬火方法为：升温至820～850℃，保温80～120min，然后再升温至1090～1130℃，保温120～160min，出炉，油淬至15～25℃。
优选地，所述淬火中，以100～120℃/h的速度升温至820～850℃；以100～120℃/h的速度升温至1090～1130℃。
进一步地，所述回火方法为：升温至500～550℃，保温4h以上，冷却至15～25℃。
优选地，保温4.2～4.5h。
进一步地，按所述回火方法回火两次。
进一步地，所述回火中，以90～110℃/h的速度升温至500～550℃。
本发明提供了根据所述制备方法得到的耐蚀钢。
本发明提供了耐蚀钢的制备方法，该方法通过合理控制原料钢水的化学成分，并提供与之匹配的锻造工艺以及热处理工艺，显著提高了所得钢材的耐蚀性能，尤其适用于制备塑料模具钢。
附图说明
图1为实施例中淬火与回火工艺示意图；
图2为实施例1中淬火工艺后钢材的金相组织图；
图3为实施例1中回火工艺后钢材的金相组织图；
图4为实施例2中淬火工艺后钢材的金相组织图；
图5为实施例2中回火工艺后钢材的金相组织图；
图6为试验例1中盐雾腐蚀60小时后普通耐蚀模具钢的形貌图；
图7为试验例1中盐雾腐蚀60小时后实施例1钢材的形貌图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。
本发明提供了耐蚀钢的制备方法，该方法以包含如下重量百分比化学成分的钢水为原料：C 0.32～0.35％、Si 0.35～0.5％、Mn 0.40～0.47％、Cr 13.0～15.0％、Ni 0.25～0.28％、Mo 0.11～0.18％、V 0.06～0.075％、Cu 0.066～0.068％、P 0.011～0.018％、S0.0024～0.0028％、余量为Fe。
发明人主要通过调整原料钢水中C、Cr、Ni、Mo等的含量，使所得钢材的耐蚀性能得到了显著提升，成分设计原理如下：
本发明钢材中，最终组织中的基体Cr含量是影响耐蚀性能最关键的因素；成分设计时，重点考虑了钢水中碳、铬比例，即保证低的成本(铬合金较贵)，又能保证最终热处理后基体的Cr含量。其次，调整Ni元素的含量，在保证前述碳铬比条件下，不出现铁素体组织以及稳定奥氏体组织。再者，调整Mo元素含量，配合最终热处理，控制碳化物的组成，进一步保证了基体的Cr含量(回火时，碳铬结合形成碳化物，消耗了基体的Cr含量，合理添加Mo元素后，由于碳与Mo的结合力强于碳与铬的结合力，进行改变了析出碳化物的组成，降低了对基体铬的消耗)。
此外，钢的耐蚀性能还与其锻造工艺和热处理工艺密切相关。因此，本发明还提供了与所述钢水化学成分相匹配的锻造工艺以及热处理工艺，进一步提高了所得钢材的耐蚀性能。
实施例1采用本发明方法制备耐蚀钢
生产现场经过LF炉+VD炉精炼后各成分的重量百分比为：C 0.33％、Si 0.42％、Mn0.45％、Cr 14.5％、Ni 0.28％、Mo 0.16％、V 0.065％、Cu 0.066％、P 0.013％、S0.0024％、余量为Fe和其他含量极少的杂质元素。按上述成分模铸成锭后，加热炉热装温度为570℃，加热温度为1210℃，总的加热时间7h。钢锭出炉后，经过4500t压机锻至成品A。成品A的热处理工艺为：按120℃/h的升温速度加热至850℃，并保温120min，然后再以120℃/h的速度升温至1130℃，保温120min后出炉，经淬火油(20号机油，使用温度为20℃)油淬至室温，金相组织见图2。回火工艺为：成品A淬火后立即开始回火，从室温以110℃/h的速度升温至550℃，保温4.2h后自然冷却至室温，并重复一次该回火工艺，金相组织见图3。
实施例2采用本发明方法制备耐蚀钢
生产现场经过LF炉+VD炉精炼后各成分的重量百分比为：C 0.32％、Si 0.36％、Mn0.42％、Cr 13.1％、Ni 0.25％、Mo 0.11％、V 0.075％、Cu 0.067％、P 0.018％、S0.0028％、余量为Fe和其他含量极少的杂质元素。按上述成分模铸成锭后，加热炉热装温度为580℃，加热温度为1180℃，总的加热时间9h。钢锭出炉后，经过4500t压机锻至成品B。成品B的热处理工艺为：按110℃/h的升温速度加热至830℃，并保温100min，然后再以100℃/h的速度升温至1095℃，保温160min后出炉，经淬火油(20号机油，使用温度为20℃)油淬至室温，金相组织见图4。回火工艺为：成品B淬火后立即开始回火，从室温以90℃/h的速度升温至510℃，保温4.5h后自然冷却至室温，并重复一次该回火工艺，金相组织见图5。
以下通过试验例证明本发明的有益效果。
试验例1耐蚀性能对比试验
按现有方法生产耐蚀钢：按国家标准GB1220-75，化学成分为C 0.35～0.45、Si≤0.6、Mn≤0.6、S≤0.030、P≤0.035，Cr 12～14；热处理工艺：室温直接加热至淬火温度1050～1100℃，保温120min后，在经过20号机油淬至25℃；再经过两次回火(温度200～300℃，保温4小时)。
将所得普通耐蚀钢与根据实施例1制备的本发明耐蚀钢进行盐雾腐蚀试验，具体方法为：将试样分组后相邻放入盐雾箱中，室温连续喷10％NaCl水溶液，每1小时观察一次，以比较其耐盐雾腐蚀的性能。盐雾腐蚀60小时后，钢材形貌见图6、7。
从图6、7可以看出，盐雾腐蚀60小时后，根据现有方法生产的普通耐蚀钢腐蚀情况严重，而本发明钢材外观形貌光洁如新，未被明显腐蚀，证明本发明钢材的耐蚀性能得到了显著提升。

Claims (10)

1.耐蚀钢的制备方法，其特征是：原料钢水的化学成分及其重量百分比为：
C0.32～0.35％、Si0.35～0.5％、Mn0.40～0.47％、Cr13.0～15.0％、Ni0.25～0.28％、Mo0.11～0.18％、V0.06～0.075％、Cu0.066～0.068％、P0.011～0.018％、S0.0024～0.0028％、余量为Fe；
所述制备方法包括如下步骤：将钢水铸成钢锭，热装热送，锻造，淬火，回火，即得；
其中，所述淬火方法为：升温至820～850℃，保温80～120min，然后再升温至1090～1130℃，保温120～160min，出炉，油淬至15～25℃。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：原料钢水的化学成分及其重量百分比为：C0.32～0.33％、Si0.36～0.42％、Mn0.42～0.45％、Cr13.1～14.5％、Ni0.25～0.28％、Mo0.11～0.16％、V0.065～0.075％、Cu0.066～0.067％、P0.013～0.018％、S0.0024～0.0028％、余量为Fe。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述热装热送的方法为：将钢锭送入加热炉，入炉温度大于550℃，加热温度为1180～1210℃，加热时间为6～9h。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是：入炉温度为570～580℃。
5.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：采用4500T压机锻造。
6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述淬火中，以100～120℃/h的速度升温至820～850℃；以100～120℃/h的速度升温至1090～1130℃。
7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：所述回火方法为：升温至500～550℃，保温4h以上，冷却至15～25℃。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征是：保温4.2～4.5h。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征是：按所述回火方法回火两次。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征是：所述回火中，以90～110℃/h的速度升温至500～550℃。
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