CN108103277A - 一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，主要包括以下步骤：S1、将采用电渣重熔连续定向凝固技术得到的钢锭，进行高温固溶处理，所述高温固溶处理包括将钢锭以较慢速度升温到720‑750℃，保温0.5‑2小时，随后继续升温至1050‑1120℃保温17‑25小时后，以≤80℃/h的冷却速度冷却到700‑750℃，接着随炉冷却至400‑450℃出炉空冷；S2、将经过高温固溶处理的钢进行锻造；S3、将所得钢锭进行等温球化退火。通过本发明的热处理能够有效解决电渣重熔定向凝固生产的电渣锭等向性差的问题，并改善铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，改善工模具钢的热加工性能。

Description

一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺
技术领域
本发明涉及一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，特别涉及一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的高温固溶处理工艺。
背景技术
工模具是工业生产的主要工艺装备,其发展水平在很大程度上决定了现代工业制品的生产率和技术水平,是国家的产业基础。工模具钢具有较高的硬度、强度、耐磨性能、冲击韧性,以及一定的耐腐蚀性能。而其高洁净度、分布均匀而且细小的碳化物是高端工具钢必备的两个最重要的条件。工具钢化学成分的偏析致使成形后的模具、刀具的耐磨性、韧性、强度及使用寿命达不到材料的原设计要求。而当碳化物的颗粒度>0.6μm时，工具钢在变形过程或做成模具、刀具使用时都是产生裂纹的裂源。目前国内生产的工模具钢只能做中低端工具，而且造成贵重资源的极大浪费。通过电渣重熔定向凝固和高温固溶来解决工模具钢偏析问题并使工模具钢得到均匀细小的碳化物组织是我国工模具钢发展的当务之急。
电渣重熔连续定向凝固技术改变了传统电渣凝固条件，有效的控制了铸锭枝晶组织以及一次碳化物尺寸、形貌及分布，能够极大的改善工模具钢中元素偏析的问题。电渣重熔连续定向凝固工艺通过控制铸锭凝固过程中的热流传递方向，凝固前沿的温度梯度和凝固速率，获得完全由与铸锭轴线平行的柱状晶组成的铸锭且枝晶干的生长方向保持一致，一方面消除了不同取向晶粒的交界区域，另一方面消除了不同生长方向枝晶交汇处严重的元素偏析和析出相的聚集，从而得到铸态组织边部和心部都以较为细小的树枝晶为主，组织中存在比较多的“不连续的复合规则型”的碳化物，组织较为均匀，经深腐蚀，碳化物与基体过渡区圆滑。
对于工模具钢，在采用电渣重熔连续定向凝固的基础上，高温固溶利用一次碳化物中的M2C高温不稳定性来进行高温扩散处理，从而得到工模具钢所需要的M6C、MC。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种能够使得一次碳化物分解、熔断，从而得到细小的二次碳化物，改善了工模具钢的热加工性能的热处理工艺，本发明提供以下技术方案：
一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将采用电渣重熔连续定向凝固技术得到的钢锭，进行高温固溶处理；所述高温固溶处理包括将钢锭以10-20℃/min升温到720-750℃，保温0.5-2小时，随后继续升温至1050-1120℃保温17-25小时后，以≤80℃/h的冷却速度冷却到700-750℃，接着随炉冷却至400-450℃出炉空冷；将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却能够消除化学成分不均匀现象，消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。
S2、将经过高温固溶处理的钢锭进行锻造；开锻温度控制在1060-1100℃，终锻温度≥910℃，锻造比＞4；
S3、将所得钢锭进行等温球化退火；所述等温球化退火包括在780-860℃温度下对钢锭保温0.5-2小时，接着随炉冷却至540-560℃出炉空冷。
进一步的，所述步骤S2锻造前装炉温度≤400℃，加热至850℃保温，保温时间按0.25min/mm计，升温至1250℃再次保温，保温时间按0.3min/mm计，被加热钢锭表芯温度差≤30℃，升温速度小于等于10℃/min。
进一步的，所述步骤S3的等温球化退火在780-860℃温度下对钢锭保温1.5-2小时。
本发明的有益效果在于：能够使得一次碳化物分解、熔断，从而得到细小的二次碳化物，有效解决了电渣重熔定向凝固生产的电渣锭等向性差，改善铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，改善了工模具钢的热加工性能，避免变形过程中产生微裂纹。
附图说明
图1、高速钢M42热处理前的一次碳化物放大图。
图2、高速钢M42经本发明实施例1的热处理后形成的二次碳化物放大图。
图3、奥氏体型热作模具钢HMAS钢锭热处理前的电渣铸态组织放大图。
图4、奥氏体型热作模具钢HMAS钢锭经本发明实施例2的热处理后的组织放大图。
具体实施方式
实施例1、
经过电渣重熔连续定向凝固得到的M42钢锭，具体的高温固溶处理方法如下：
S1、将钢锭加热到750℃，保温2小时，随后继续升温至1080保温20小时后，以≤80℃/h的冷却速度冷却到720℃，接着随炉冷却至400℃出炉空冷。
S2、进行锻造，采用多向锻造，开锻温度为1080℃，终端温度＞920℃。
S3、等温球化退火包括在860℃温度下对钢锭保温2小时，然后以20℃/h冷却到560℃左右出炉空冷。
实施例2、
经过电渣重熔连续定向凝固得到的奥氏体型热作模具钢HMAS钢锭，具体的高温固溶处理方法如下：
S1、将钢锭以≤80℃/h的升温速度加热到720℃，保温2小时，随后继续升温(120℃/h)至1120℃保温18小时后，以≤80℃/h的冷却速度冷却到720℃，接着随炉冷却至400℃出炉空冷。
S2、进行锻造，采用多向锻造，开锻温度为1100℃，终端温度＞950℃。
S3、等温球化退火包括在780℃温度下对钢锭保温2小时，然后以15℃/h冷却到560℃左右出炉空冷。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将采用电渣重熔连续定向凝固技术得到的钢锭，进行高温固溶处理；所述高温固溶处理包括将钢锭以10-20℃/min升温到720-750℃，保温0.5-2小时，随后继续升温至1050-1120℃保温17-25小时后，以≤80℃/h的冷却速度冷却到700-750℃，接着随炉冷却至400-450℃出炉空冷；
S2、将经过高温固溶处理的钢锭进行锻造；开锻温度控制在1060-1100℃，终锻温度≥910℃，锻造比＞4；
S3、将所得钢锭进行等温球化退火；所述等温球化退火包括在780-860℃温度下对钢锭保温0.5-2小时，接着随炉冷却至540-560℃出炉空冷。
2.如权利要求1所述的一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，其特征在于：所述步骤S2锻造前装炉温度≤400℃，加热至850℃保温，保温时间按0.25min/mm计，升温至1250℃再次保温，保温时间按0.3min/mm计，被加热钢锭表芯温度差≤30℃，升温速度小于等于10℃/min。
3.如权利要求1所述的一种工模具钢电渣重熔连续定向凝固后的热处理工艺，其特征在于：所述步骤S3的等温球化退火在780-860℃温度下对钢锭保温1.5-2小时。
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