CN108385021A - 一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.1～0.25％，Si 0.3～0.55％，Mn 0.2～0.55％，Ti 0.5～1％，Cr 6～7.8％，Ni 0.1～0.2％，Cu 0.3～0.5％，Co 0.3～0.5％，Mo 0.6～1％，V 0.1～0.15％，Al 0.2～0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.05～0.1％，Lu 0.05～0.1％，余量为Fe，制备过程如下：转炉及LF炉精炼、RH真空处理、连铸、电渣重熔、固溶及退火、等向锻造、退火和淬火及回火，最终制得压铸模具钢，该压铸模具钢机械性能达到：抗拉强度Rm≥1850Mpa，Aku≥70J，断裂韧性KIC≥45MN·m‑3/2。

Description

一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法，尤其涉及一种适用于铝合金压铸模的压铸模具钢及其制备方法。
背景技术
压铸模具主要在高温高载荷条件下工作，为了满足热作模具的使用，热作模具钢应具有要有较高的耐高温和耐腐蚀能力、较高的高温强度和韧性、较好的耐磨性能、较高的热稳定性以及优良的耐热疲劳性和导热性等。由于钢的力学性能主要取决于钢的成分及加工工艺，因此需要开发新的合金钢来满足热作模具钢的使用要求。
压铸时，熔融金属在高压作用下被压入金属模腔，凝固后形成各种形状的铸件。压铸模受到的压力在45～100Mpa左右，型腔的充型时间一般在0.1s或更短。模腔表面受到高温金属液的反复冲刷，模具工作面往往发生焊合或熔损而发生失效。常用的Al-Si-Cu合金的持压时间在30s左右，浇注温度一般控制在640～680℃，压铸模具在此温度下，硬度和强度会大大降低。
很多压铸模具钢(如H13等)由于对耐高温铝液的腐蚀能力不足，导致压铸模具过早失效，目前，我国压铸模失效中，有近90％是由于铝熔体腐蚀造成的，因此，亟待开发一种耐铝腐蚀更高的模具钢材料，以满足压铸工艺的需要。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有的压铸模具钢对高温铝液的耐腐蚀能力差，导致压铸模具过早失效，减少压铸模具寿命的问题，提供一种耐腐蚀的新型压铸模具钢及其制备方法，该新型压铸模具钢具有配比优化、钢质纯净、组织均匀、红硬性高、高强度、强韧性、抗回火性能好等优点，是一种优良的热作模具钢，通过该热作模具钢制备的压铸模具使用寿命长。
为达到上述目的，本发明提供一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.1～0.25％，Si 0.3～0.55％，Mn 0.2～0.55％，Ti 0.5～1％，Cr 6～7.8％，Ni 0.1～0.2％，Cu 0.3～0.5％，Co 0.3～0.5％，Mo0.6～1％，V 0.1～0.15％，Al 0.2～0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.05～0.1％，Lu 0.05～0.1％，余量为Fe。
优选的，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.25％，Si0.55％，Mn 0.55％，Ti 1％，Cr 7.8％，Ni 0.2％，Cu 0.5％，Co 0.5％，Mo 1％，V 0.15％，Al 0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.1％，Lu 0.1％，余量为Fe。
优选的，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.1％，Si0.3％，Mn 0.2％，Ti 0.5％，Cr 6％，Ni 0.1％，Cu 0.3％，Co 0.3％，Mo 0.6％，V 0.1％，Al0.2％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.05％，Lu 0.05％，余量为Fe。
优选的，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.2％，Si0.4％，Mn 0.35％，Ti 0.7％，Cr 7％，Ni 0.15％，Cu 0.4％，Co 0.4％，Mo 0.7％，V0.13％，Al 0.3％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.07％，Lu 0.07％，余量为Fe。
一种耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，包括以下步骤：
A、转炉及LF炉精炼：将熔化脱硫后的铁水混合物转炉脱碳熔炼并粗调合金成分，控制出钢时C含量为0.1～0.25％，P含量≤0.1％，Si含量为0.3～0.5％，然后将转炉熔炼后的合金钢通过LF炉精炼调整合金成分和加入脱氧剂进行脱氧，进一步降低P和S的含量；
B、RH真空处理：抽真空至真空度不大于80Pa，处理时间为20～40min，脱氧、脱氮，进一步降低P和S的含量，真空结束后进行软吹氩，软吹氩时间为20～30min；
C、连铸：将步骤B脱氧、脱氮后的合金钢采用气氛保护浇铸，保持拉速稳定，拉坯速度为0.5～0.7m/min，拉速波动小于±0.1m/min，二冷段采用弱冷的方式；
D、电渣重熔：将步骤C连铸后的钢锭通过气氛保护进行电渣重熔，重熔温度为800～900℃，保温时间为6～12h，电压为55～65V，电流为11000～13000A，熔炼填充比为0.6～0.65，熔速为200～350kg/h，为稳定质量，采用多次电渣重熔工艺；
E、固溶及退火：将步骤D电渣重熔后的钢锭在1200℃以上保温2～6h，炉冷至1000～1100℃保温4～6h，之后炉冷至700～750℃后出炉空冷至室温，将空冷后的钢锭加热到800～850℃保温30～60min；
F、等向锻造：将步骤E固溶及退火后的钢锭先缓慢加热到750～800℃，再快速加热到1100～1150℃进行粗锻，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火，锻造比为4～6，采用多道次多向锻造，每个道次分别对三个方向进行锻压，每锻好一个方向后将试样旋转90°，进行下一个方向的锻压，其中钢锭初始锻造压下量要求控制在30～40mm，待塑性增加后控制200～250mm/次的大压下量，锻造结束后，将钢锭空冷至600～650℃后缓冷；
G、退火：等向锻造后立即进行球化退火，等温退火加热到800～830℃，保温2～4h，降温至750～800℃保温2～4h，炉冷到550～600℃后出炉空冷；
H、淬火及回火：采用低淬低回的热处理方式，在1100±10℃温度下淬火，450±10℃温度下回火，获得满足性能要求的压铸模具钢。
优选的，步骤A中铁水混合物转炉脱碳熔炼前进行高炉铁水预处理，即采用Na2CO3、Mg粉复合脱硫剂进行脱硫，控制有害残余元素的含量。
优选的，步骤A中脱氧剂为Al和Si-Ca的复合脱氧剂，转炉熔炼后的合金钢在LF炉精炼时采用炉底吹氩气的方式进行搅拌。
优选的，步骤D中渣系主要成分及重量配比为：CaF2 30％～40％，CaO 5％～15％，Al2O3 20％～30％，MgO 5％～10％，SiO2 5％～10％，FeO 2％～6％的六元渣系。
优选的，步骤C和步骤D中气氛保护所用气体为氩气。
优选的，步骤F中钢锭缓冷的方式为保温坑缓冷，缓冷时间≥50h，出坑温度≤120℃。
本发明的有益效果在于：
1、通过本发明所公开耐腐蚀的新型压铸模具钢制备方法制备的压铸模具钢具有较高的耐腐蚀性、较高强度韧性等综合性能。钢中加入可以形成保护膜的铬、镍、铝、钛；改变电极电位的铜以及改善晶间腐蚀的钛、铌等，可以提高耐腐蚀性。适量添加Cr，Ni，Mo，Cu，N等元素能提高Fe的电极电位，对不同种类的腐蚀防护有好处，但如果含量过高(高于10％)，会形成块状碳化物，造成脆性过大，降低钢的强度。
2、通过本发明所公开耐腐蚀的新型压铸模具钢制备方法制备的压铸模具钢热稳定性好，可以在700℃条件下，保持较高硬度，硬度在HRC45以上；该压铸模具钢具有高的高温强度，该压铸模具钢机械性能达到：抗拉强度Rm≥1850Mpa，Aku≥70J，断裂韧性KIC≥45MN·m-3/2。
3、通过本发明所公开耐腐蚀的新型压铸模具钢制备方法制备的压铸模具钢中，Cr、Mo、W、V、Nb等与碳有较大的亲和力，为碳化物形成元素，与碳形成各种类型的稳定碳化物，弥散强化基体组织，并形成弥散的碳化物，提高基体的强度和回火抗力。但含量过高会增加脆性。Ni，Si，Co，Mn等元素一般固溶于基体中或形成其他化合物，抑制碳化物的析出和聚集，提高压铸模具钢的淬透性，各种合金元素与铁、碳之间相互作用，对压铸模具钢的组织及力学性能有较大的影响。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例中熔损装置示意图；
图2为本发明实施例中熔损-疲劳后压铸模具钢试样质量损失率与熔损疲劳次数示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本压铸模具钢的制备方法如下：
实施例1
一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，该模具钢的化学成分及质量百分比为：C 0.25％，Si 0.55％，Mn 0.55％，Ti 1％，Cr 7.8％，Ni 0.2％，Cu 0.5％，Co 0.5％，Mo 1％，V0.15％，Al 0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.1％，Lu 0.1％，余量为Fe。
上述耐腐蚀的新型压铸模具钢的生产方法，可按照如下步骤实施：
A、高炉铁水预处理：将铁水在高炉中进行预处理，采用Na2CO3、Mg粉复合脱硫剂进行脱硫，控制有害残余元素的含量。
B、转炉脱碳：将熔化脱硫后的铁水混合物转炉脱碳熔炼并粗调合金成分，控制出钢时C含量为0.1～0.25％，并脱磷、脱硫。转炉出钢末期做好挡渣准备，避免氧化性渣进入钢包；造渣前期加入大量石灰，保证炉渣的碱度，随着石灰的熔化，逐渐提高供氧流量；当温度达到1550℃以上时进入脱碳期，加大供氧量，进行换渣，再次加入石灰；保持高碱度，保持渣系具有较高的氧化性(W(FeO)≥15％，MnO为3％～5％)，进行脱磷，控制出炉钢P≤40ppm。炉底吹N2+Ar，当温度≥1650℃时出钢，出钢时W(C)≤0.25％，W(Si)为0.5％～0.55％，W(P)≤0.1％，W(N)≤0.005％，W(O)≤0.002％。在出钢过程中加入中间合金添加剂，随钢液加入铝(每吨钢液加入1Kg)、预熔渣200kg左右，留钢无渣出钢。
C、LF炉精炼：对转炉脱碳后的合金钢进行脱氢、脱氮，加入Al和Si-Ca的复合脱氧剂进行终极脱氧。精炼过程中先后加入石灰、萤石调整渣的工况，造白渣，白渣保持时间不低于20min，进一步降低P和S的含量，真空处理精调成分、微合金化，精确调整成分，精炼时采用炉底吹氩气的方式进行搅拌。
D、RH真空处理：抽真空至真空度不大于80Pa，处理时间为20～40min，脱氧、脱氮，进一步降低P和S的含量，真空结束后进行软吹氩，软吹氩时间为20～30min。
E、连铸：连铸过程中采用氩气气氛保护浇铸，保持拉速稳定，拉坯速度为0.6～0.7m/min，拉速波动小于±0.1m/min，二冷段采用弱冷的方式。
F、电渣重熔：将连铸后的钢锭通过气氛保护进行电渣重熔，渣系主要成分及重量配比为：CaF2 30％～40％，CaO 5％～15％，Al2O3 20％～30％，MgO 5％～10％，SiO2 5％～10％，FeO 2％～6％的六元渣系，重熔温度为800～840℃，保温时间为8～12h，电压为55V，电流为11000A，熔炼填充比为0.62，熔速为250～350kg/h，为稳定电渣重熔后钢锭的质量，采用多次(不少于2次)电渣重熔工艺。
G、固溶及等温退火：将电渣重熔后的钢锭在1200℃以上保温2h，炉冷至1100℃保温4h，之后炉冷至700℃后出炉空冷，抑制网状二次碳化物的析出，获得细片状珠光体组织，同时，合金元素充分溶解，偏析得到较大改善。
H、低温球化退火：将等温退火后的钢锭加热到800～830℃保温30～60min进行炉冷。
I、等向锻造：将退火后的钢锭先缓慢加热到750℃，再快速加热到1100～1150℃进行粗锻，减少氧化和脱碳，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火，锻造比为4～6，采用3道次多向锻造，每个道次分别对三个方向进行锻压，每锻好一个方向后将试样旋转90°，进行下一个方向的锻压，其中钢锭初始阶段的锻造压下量要求控制在30～40mm，待塑性增加后控制200～250mm/次的大压下量，锻造结束后，将钢锭空冷至600～650℃后缓冷，钢锭缓冷的方式为保温坑缓冷，缓冷时间≥50h，出坑温度≤120℃。
采用上述热处理工艺的模具最终得到具有二次硬化效应的低碳回火马氏体，并且合金材料的回火温度与模具的实际工作温度接近，回火后模具表面仍具有较好的硬度，模具最终表现出较强的抗氧化性，抗腐蚀性，耐高温和热疲劳性能，使模具的使用寿命明显提高。
J、退火：等向锻造后立即进行球化退火，等温退火加热到830℃，保温2h，降温至750℃保温2～4h，炉冷到550℃后出炉空冷；
K、淬火及回火：采用低淬低回的热处理方式，淬火前进行二次预热，在1100±10℃温度下淬火，450±10℃温度下回火，获得回火马氏体加碳化物组织，硬度HRC55～65，得到满足性能要求的压铸模具钢。
实施例2
一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，该模具钢的化学成分及质量百分比为：C 0.1％，Si 0.3％，Mn 0.2％，Ti 0.5％，Cr 6％，Ni 0.1％，Cu 0.3％，Co 0.3％，Mo 0.6％，V0.1％，Al 0.2％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.05％，Lu 0.05％，余量为Fe。
上述耐腐蚀的新型压铸模具钢的生产方法，可按照如下步骤实施：
A、高炉铁水预处理：将铁水在高炉中进行预处理，采用Na2CO3、Mg粉复合脱硫剂进行脱硫，控制有害残余元素的含量。
B、转炉脱碳：将熔化脱硫后的铁水混合物转炉脱碳熔炼并粗调合金成分，并脱磷、脱硫。转炉出钢末期做好挡渣准备，避免氧化性渣进入钢包；造渣前期加入大量石灰，保证炉渣的碱度，随着石灰的熔化，逐渐提高供氧流量；当温度达到1550℃以上时进入脱碳期，加大供氧量，进行换渣，再次加入石灰；保持高碱度，保持渣系具有较高的氧化性(W(FeO)≥15％，MnO为3％～5％)，进行脱磷，控制出炉钢P≤40ppm。炉底吹N2+Ar，当温度≥1650℃时出钢，出钢时W(C)≤0.1％，W(Si)为0.25％～0.3％，W(P)≤0.1％，W(N)≤0.005％，W(O)≤0.002％。在出钢过程中加入中间合金添加剂，随钢液加入铝(每吨钢液加入1Kg)、预熔渣200kg左右，留钢无渣出钢。
C、LF炉精炼：对转炉脱碳后的合金钢进行脱氢、脱氮，加入Al和Si-Ca的复合脱氧剂进行终极脱氧。精炼过程中先后加入石灰、萤石调整渣的工况，造白渣，白渣保持时间不低于20min，进一步降低P和S的含量，真空处理精调成分、微合金化，精确调整成分，精炼时采用炉底吹氩气的方式进行搅拌。
D、RH真空处理：抽真空至真空度不大于80Pa，处理时间为20min，脱氧、脱氮，进一步降低P和S的含量，真空结束后进行软吹氩，软吹氩时间为30min。
E、连铸：连铸过程中采用氩气气氛保护浇铸，保持拉速稳定，拉坯速度为0.6～0.7m/min，拉速波动小于±0.1m/min，二冷段采用弱冷的方式。
F、电渣重熔：将连铸后的钢锭通过气氛保护进行电渣重熔，渣系主要成分及重量配比为：CaF2 30％～40％，CaO 5％～15％，Al2O3 20％～30％，MgO 5％～10％，SiO2 5％～10％，FeO 2％～6％的六元渣系，重熔温度为850～900℃，保温时间为10～12h，电压为65V，电流为12500A，熔炼填充比为0.62，熔速为250～350kg/h，为稳定电渣重熔后钢锭的质量，采用多次(不少于2次)电渣重熔工艺。
G、固溶及等温退火：将电渣重熔后的钢锭在1200℃以上保温2h，炉冷至1100℃保温4h，之后炉冷至700℃后出炉空冷，抑制网状二次碳化物的析出，获得细片状珠光体组织，同时，合金元素充分溶解，偏析得到较大改善。
H、低温球化退火：将等温退火后的钢锭加热到830℃保温30min进行炉冷；
I、等向锻造：将退火后的钢锭先缓慢加热到750℃，再快速加热到1100～1150℃进行粗锻，减少氧化和脱碳，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火，锻造比为4～6，采用3道次多向锻造，每个道次分别对三个方向进行锻压，每锻好一个方向后将试样旋转90°，进行下一个方向的锻压，其中钢锭初始阶段的锻造压下量要求控制在30～40mm，待塑性增加后控制200～250mm/次的大压下量，锻造结束后，将钢锭空冷至600～650℃后缓冷，钢锭缓冷的方式为保温坑缓冷，缓冷时间≥50h，出坑温度≤120℃。
采用上述热处理工艺的模具最终得到具有二次硬化效应的低碳回火马氏体，并且合金材料的回火温度与模具的实际工作温度接近，回火后模具表面仍具有较好的硬度，模具最终表现出较强的抗氧化性，抗腐蚀性，耐高温和热疲劳性能，使模具的使用寿命明显提高。
J、退火：等向锻造后立即进行球化退火，等温退火加热到830℃，保温2h，降温至750℃保温2～4h，炉冷到600℃后出炉空冷；
K、淬火及回火：采用低淬低回的热处理方式，淬火前进行二次预热，在1100±10℃温度下淬火，450±10℃温度下回火，获得回火马氏体加碳化物组织，硬度HRC55～65，得到满足性能要求的压铸模具钢。
实施例3
一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，该模具钢的化学成分及质量百分比为：C 0.2％，Si 0.4％，Mn 0.35％，Ti 0.7％，Cr 7％，Ni 0.15％，Cu 0.4％，Co 0.4％，Mo 0.7％，V0.13％，Al 0.3％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.07％，Lu 0.07％，余量为Fe。
上述耐腐蚀的新型压铸模具钢的生产方法，可按照如下步骤实施：
A、高炉铁水预处理：将铁水在高炉中进行预处理，采用Na2CO3、Mg粉复合脱硫剂进行脱硫，控制有害残余元素的含量。
B、转炉脱碳：将熔化脱硫后的铁水混合物转炉脱碳熔炼并粗调合金成分，控制出钢时C含量为0.1～0.2％，并脱磷、脱硫。转炉出钢末期做好挡渣准备，避免氧化性渣进入钢包；造渣前期加入大量石灰，保证炉渣的碱度，随着石灰的熔化，逐渐提高供氧流量；当温度达到1550℃以上时进入脱碳期，加大供氧量，进行换渣，再次加入石灰；保持高碱度，保持渣系具有较高的氧化性(W(FeO)≥15％，MnO为3％～5％)，进行脱磷，控制出炉钢P≤40ppm。炉底吹N2+Ar，当温度≥1650℃时出钢，出钢时W(C)≤0.2％，W(Si)为0.35％～0.4％，W(P)≤0.1％，W(N)≤0.005％，W(O)≤0.002％。在出钢过程中加入中间合金添加剂，随钢液加入铝(每吨钢液加入1Kg)、预熔渣200kg左右，留钢无渣出钢。
C、LF炉精炼：对转炉脱碳后的合金钢进行脱氢、脱氮，加入Al和Si-Ca的复合脱氧剂进行终极脱氧。精炼过程中先后加入石灰、萤石调整渣的工况，造白渣，白渣保持时间不低于20min，进一步降低P和S的含量，真空处理精调成分、微合金化，精确调整成分，精炼时采用炉底吹氩气的方式进行搅拌。
D、RH真空处理：抽真空至真空度不大于80Pa，处理时间为20～40min，脱氧、脱氮，进一步降低P和S的含量，真空结束后进行软吹氩，软吹氩时间为20～30min。
E、连铸：连铸过程中采用氩气气氛保护浇铸，保持拉速稳定，拉坯速度为0.5～0.6m/min，拉速波动小于±0.1m/min，二冷段采用弱冷的方式。
F、电渣重熔：将连铸后的钢锭通过气氛保护进行电渣重熔，渣系主要成分及重量配比为：CaF2 30％～40％，CaO 5％～15％，Al2O3 20％～30％，MgO 5％～10％，SiO2 5％～10％，FeO 2％～6％的六元渣系，重熔温度为800～840℃，保温时间为8～10h，电压为60V，电流为12000A，熔炼填充比为0.60，熔速为200～250kg/h，为稳定电渣重熔后钢锭的质量，采用多次(不少于2次)电渣重熔工艺。
G、固溶及等温退火：将电渣重熔后的钢锭在1200℃以上保温2h，炉冷至1050℃保温4h，之后炉冷至700℃后出炉空冷，抑制网状二次碳化物的析出，获得细片状珠光体组织，同时，合金元素充分溶解，偏析得到较大改善。
H、低温球化退火：将等温退火后的钢锭加热到850℃保温30min进行炉冷；
I、等向锻造：将退火后的钢锭先缓慢加热到750℃，再快速加热到1100～1150℃进行粗锻，减少氧化和脱碳，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火，锻造比为4～6，采用3道次多向锻造，每个道次分别对三个方向进行锻压，每锻好一个方向后将试样旋转90°，进行下一个方向的锻压，其中钢锭初始阶段的锻造压下量要求控制在30～40mm，待塑性增加后控制200～250mm/次的大压下量，锻造结束后，将钢锭空冷至600～650℃后缓冷，钢锭缓冷的方式为保温坑缓冷，缓冷时间≥50h，出坑温度≤120℃。
采用上述热处理工艺的模具最终得到具有二次硬化效应的低碳回火马氏体，并且合金材料的回火温度与模具的实际工作温度接近，回火后模具表面仍具有较好的硬度，模具最终表现出较强的抗氧化性，抗腐蚀性，耐高温和热疲劳性能，使模具的使用寿命明显提高。
J、退火：等向锻造后立即进行球化退火，等温退火加热到830℃，保温2h，降温至750℃保温2～4h，炉冷到550℃后出炉空冷；
K、淬火及回火：采用低淬低回的热处理方式，淬火前进行二次预热，在1100±10℃温度下淬火，450±10℃温度下回火，获得回火马氏体加碳化物组织，硬度HRC55～65，得到满足性能要求的压铸模具钢。
经检验，该工艺生产的压铸模具钢具有良好的纵、横向强韧性能，钢质纯净度高，各项技术指标均符合超高强度钢的要求，硬度可以达到55～60HRC，冲击韧性达到30J/cm2，抗拉强度可以达到1900Mpa。
A、C类夹杂物≤0.5级，B、D类夹杂物细系≤1.5级，粗系≤1.0级，钢材横向心部V型缺口冲击功≥13.6J，横向和纵向比≥0.85，球化组织AS1～AS4，带状组织级别SB级。
经过电渣重熔，钢中的平均总氧含量T[O]为20×10-6，平均氮含量T[N]为90×10-6，夹杂物主要以氧化铝、硫化锰及氮化物；夹杂物尺寸集中在5um左右，较大尺寸的夹杂物为8um左右，满足对该钢种洁净度的要求。
性能测试：
将上述冶炼方法得到的压铸模具钢试样进行性能测试，并与H13模具钢进行性能对比，对比结果如下：
1、硬度测试：
实施例1经1000℃淬火，450℃回火，进行硬度测试，表1为硬度测试结果：
表1硬度测试结果
2、高温冲击韧性测试：
试样尺寸为10×10×55mm，根据国家标准GB/T229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法进行高温测试。试样在700℃的高温装置内保温30min后取出，进行冲击测试，测量断口解理部分的长度和宽度，根据国家标准GB/T229-2007查出试样的剪切断面率，以表征试样的韧性和抗冲击性能，结果如表2所示。
表2试样的断口解理断裂尺寸及剪切断面率
3、高温拉伸性能测试及硬度测量：
根据GB/T 4338-2006制备的棒材，试样中部直径为10mm，利用Gleeble-1500热模拟试验机对试样进行高温(600℃)拉伸试验。拉伸结果和硬度测量结果如表3所示，室温力学性能如表4所示，高温拉伸性能如表5所示。
表3高温抗拉强度及硬度测试
表4本模具钢与H13钢的室温力学性能
备注：σb—抗拉强度；σs—屈服强度；δ5—延伸率；AKV—冲击功。
表5本模具钢与H13钢的高温拉伸性能
4、静态熔损试验：
将退火后的本模具钢加工成圆柱形熔损试样，淬火+回火后，除去氧化皮。然后进行热熔损试验，采用石墨保护套保护试样的上半部分。
将本模具钢退火后加工成如图1所示圆柱形试样，真空淬火后回火，根据图1所示的熔损装置进行试验，为保证试样接触铝液的表面积相同，即部分，采用石墨保护套保护上半部分试样。
将不同类别的试样静止在700℃和650℃的铸造铝合金ADC12铝液中分别保持15min、30min、1h和2h后取出，采用饱和NaOH水溶液洗去粘附在试样上的铝合金，测试出试样的质量，比较试样的熔损情况。测试结果见表6。
表6不同试样的静态熔损失重
5、熔损-疲劳试验：
为模拟铝合金压铸模压铸过程中模具受到的冷热疲劳效应，同时叠加熔融金属对模具的熔损效应，采用自行设计的熔损-疲劳试验装置进行动态的熔损-疲劳试验。试验时，将ADC12铝合金放入SiC坩埚，在电阻炉中加热到熔融状态，保持熔融合金的温度为700±5℃。
将熔融时间设为5s，保持空冷50s，机构上下行程各5s，每完成一次熔损-疲劳周期为50s。试样在熔融合金中温度。不同试样的动态熔损随时间的测试结果见表7。
表7不同氧化试样动态熔损不同时间的失重(mg)
从表7和图2可以看出，本模具钢优于H13钢的耐铝熔液熔损能力，动态熔损时，试样在650℃的铝液中以120r/min的速度，以半径25mm进行旋转，分别持续10min、20min、30min后取出，采用饱和NaOH水溶液洗去粘附在试样上的铝合金，测试出试样的质量，比较试样的熔损情况。
从动态熔损试验可以看出，铝液与模具钢发生相对运动时，表面比较稳定，本模具钢具有较好的抗铝液腐蚀能力。根据以上实验可见，本模具钢具有较高的热稳定性、耐热性和耐高温性能；横向冲击功可达398J，具有较好的韧性，性能优于H13钢。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种耐腐蚀的新型压铸模具钢，其特征在于，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.1～0.25％，Si 0.3～0.55％，Mn 0.2～0.55％，Ti 0.5～1％，Cr6～7.8％，Ni 0.1～0.2％，Cu 0.3～0.5％，Co 0.3～0.5％，Mo 0.6～1％，V 0.1～0.15％，Al 0.2～0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.05～0.1％，Lu 0.05～0.1％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述耐腐蚀的新型压铸模具钢，其特征在于，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.25％，Si 0.55％，Mn 0.55％，Ti 1％，Cr 7.8％，Ni0.2％，Cu 0.5％，Co 0.5％，Mo 1％，V 0.15％，Al 0.5％，P 0.03％，S 0.03％，Yb 0.1％，Lu 0.1％，余量为Fe。
3.如权利要求2所述耐腐蚀的新型压铸模具钢，其特征在于，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.1％，Si 0.3％，Mn 0.2％，Ti 0.5％，Cr 6％，Ni0.1％，Cu 0.3％，Co 0.3％，Mo 0.6％，V 0.1％，Al 0.2％，P 0.03％，S 0.03％，Yb0.05％，Lu 0.05％，余量为Fe。
4.如权利要求3所述耐腐蚀的新型压铸模具钢，其特征在于，压铸模具钢的化学成分中各主要合金元素及质量百分比为：C 0.2％，Si 0.4％，Mn 0.35％，Ti 0.7％，Cr 7％，Ni0.15％，Cu 0.4％，Co 0.4％，Mo 0.7％，V 0.13％，Al 0.3％，P 0.03％，S 0.03％，Yb0.07％，Lu 0.07％，余量为Fe。
5.一种耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、转炉及LF炉精炼：将熔化脱硫后的铁水混合物转炉脱碳熔炼并粗调合金成分，控制出钢时C含量为0.1～0.25％，P含量≤0.1％，Si含量为0.3～0.5％，然后将转炉熔炼后的合金钢通过LF炉精炼调整合金成分和加入脱氧剂进行脱氧，进一步降低P和S的含量；
B、RH真空处理：抽真空至真空度不大于80Pa，处理时间为20～40min，脱氧、脱氮，进一步降低P和S的含量，真空结束后进行软吹氩，软吹氩时间为20～30min；
C、连铸：将步骤B脱氧、脱氮后的合金钢采用气氛保护浇铸，保持拉速稳定，拉坯速度为0.5～0.7m/min，拉速波动小于±0.1m/min，二冷段采用弱冷的方式；
D、电渣重熔：将步骤C连铸后的钢锭通过气氛保护进行电渣重熔，重熔温度为800～900℃，保温时间为6～12h，电压为55～65V，电流为11000～13000A，熔炼填充比为0.6～0.65，熔速为200～350kg/h，为稳定质量，采用多次电渣重熔工艺；
E、固溶及退火：将步骤D电渣重熔后的钢锭在1200℃以上保温2～6h，炉冷至1000～1100℃保温4～6h，之后炉冷至700～750℃后出炉空冷至室温，将空冷后的钢锭加热到800～850℃保温30～60min；
F、等向锻造：将步骤E固溶及退火后的钢锭先缓慢加热到750～800℃，再快速加热到1100～1150℃进行粗锻，终锻温度≥900℃，锻后缓冷并及时退火，锻造比为4～6，采用多道次多向锻造，每个道次分别对三个方向进行锻压，每锻好一个方向后将试样旋转90°，进行下一个方向的锻压，其中钢锭初始锻造压下量要求控制在30～40mm，待塑性增加后控制200～250mm/次的大压下量，锻造结束后，将钢锭空冷至600～650℃后缓冷；
G、退火：等向锻造后立即进行球化退火，等温退火加热到800～830℃，保温2～4h，降温至750～800℃保温2～4h，炉冷到550～600℃后出炉空冷；
H、淬火及回火：采用低淬低回的热处理方式，在1100±10℃温度下淬火，450±10℃温度下回火，获得满足性能要求的压铸模具钢。
6.如权利要求5所述耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，其特征在于，步骤A中铁水混合物转炉脱碳熔炼前进行高炉铁水预处理，即采用Na2CO3、Mg粉复合脱硫剂进行脱硫，控制有害残余元素的含量。
7.如权利要求5所述耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，其特征在于，步骤A中脱氧剂为Al和Si-Ca的复合脱氧剂，转炉熔炼后的合金钢在LF炉精炼时采用炉底吹氩气的方式进行搅拌。
8.如权利要求5所述耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，其特征在于，步骤D中渣系主要成分及重量配比为：CaF2 30％～40％，CaO 5％～15％，Al2O3 20％～30％，MgO 5％～10％，SiO2 5％～10％，FeO 2％～6％的六元渣系。
9.如权利要求5所述耐腐蚀的新型压铸模具钢的制备方法，其特征在于，步骤F中钢锭缓冷的方式为保温坑缓冷，缓冷时间≥50h，出坑温度≤120℃。
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