CN108866444B - 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法 - Google Patents

耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108866444B
CN108866444B CN201810833317.1A CN201810833317A CN108866444B CN 108866444 B CN108866444 B CN 108866444B CN 201810833317 A CN201810833317 A CN 201810833317A CN 108866444 B CN108866444 B CN 108866444B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
cooling
following
steps
equal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810833317.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108866444A (zh
Inventor
罗许
李俊洪
刘序江
肖强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panzhihua Iron And Steel Group Panzhihua Iron And Steel Research Institute Co Ltd
Chengdu Advanced Metal Materials Industry Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd filed Critical Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority to CN201810833317.1A priority Critical patent/CN108866444B/zh
Publication of CN108866444A publication Critical patent/CN108866444A/zh
Priority to UAA202100919A priority patent/UA127856C2/uk
Priority to KR1020217005941A priority patent/KR102562391B1/ko
Priority to EP19840865.0A priority patent/EP3828293A4/en
Priority to PCT/CN2019/097543 priority patent/WO2020020243A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108866444B publication Critical patent/CN108866444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/005—Casting ingots, e.g. from ferrous metals from non-ferrous metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60—Aqueous agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/18—Electroslag remelting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

本发明涉及耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法，属于模具钢产品技术领域。本发明所要解决的是现有技术为提高模具钢的整体性能需添加稀土元素及大量合金元素，导致生产成本过高的问题，其技术方案是提供了耐腐蚀镜面模具钢，化学成分按重量百分比计为：C：0.35‑0.45％，Cr：12‑15％，Co≤0.05％，Mn：0.4‑0.7％，Si：0.35‑0.55％，Mo：0.08‑0.20％，Ni：0.10‑0.30％，W：0.08‑0.30％，V：0.10‑0.30％，Ti：0.01‑0.05％，P≤0.020％，S≤0.012％，余量为Fe。本发明提供的耐腐蚀镜面模具钢综合机械性能优良，具有广阔的应用前景。

Description

耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法，属于模具钢产品技术领域。
背景技术
家电用品零件、机电工业零部件、橡胶制品、陶瓷制品、塑料制品等大都采用模具成型，因此，模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和产品的开发能力。然而，由于长时间受到较高的温度、压力、应力等复杂因素的影响，模具失效经常发生，主要表现在形状变化、尺寸超差等方面，其基本的失效形式表现为：表面磨损和腐蚀、断裂、变形和模具的意外损坏。因此，好的模具钢需要具有较高的耐磨性、耐腐蚀性、强度、硬度等性能。其中，塑料模具钢作为模具钢中产量最多、比例最大的品种，在近年来发展势头强劲，对产品的质量也提出了越来越高的要求。
CN103060698A公开了一种耐腐蚀模具钢的制备工艺，该模具钢成分重量百分比为：C：1.0-1.2％，Cr：16-19％，Co：1.3-1.8％，Mn：0.2-0.6％，Si：0.2-0.7％，Mo：0.9-1.4％，V：0.05-0.2％，Ti：0.05-0.4％，稀土RE：0.05-0.4％和余量铁。其制备方法是在电炉熔炼时，加Ti和稀土RE处理，制备100～300kg铸锭，再经过电渣重熔，重熔后经过轧制获得扁钢，轧制变形量为50～70％，再将扁钢加热至650～760℃，保温5～6小时，炉冷至280～320℃，保温3～5小时，再加热至650～690℃，保温32小时，以40℃/小时冷却至400℃，再以18℃/小时，冷却至120℃；对上述得到的扁钢进行热处理，再加热至1000℃并保温1-2h，油冷至不高于100℃后重新加热至680℃～710℃的温度范围并保温3h，之后水冷；经过回火处理后，再将扁钢的头部加热到320～400℃，保温4-5小时，然后喷雾冷却处理，扁钢的尾部在900-1020℃，保温6-8小时，然后空冷，最后扁钢中部再加温至温度为160～190℃，保温2-3小时，放入铁箱中堆冷。
上述制备工艺为保证模具钢具有较高的硬度和韧性，需加入较多合金元素以及稀土元素La和Ce，由于稀土元素的化学性质活泼，可以中和钢中的氧、硫等杂质，使之发生剧烈的反应，从而净化钢质，使钢的整体性能得到了明显提高。然而，这样却造成珍贵资源的浪费，大幅增加了生产成本。此外，采用该方法制备的铸锭重量偏小，推广应用范围受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法，以解决现有技术为提高模具钢的整体性能需添加稀土元素及大量合金元素，导致生产成本过高的问题。
本发明提供了耐腐蚀镜面模具钢，化学成分按重量百分比计为：C：0.35-0.45％，Cr：12-15％，Co≤0.05％，Mn：0.4-0.7％，Si：0.35-0.55％，Mo：0.08-0.20％，Ni：0.10-0.30％，W：0.08-0.30％，V：0.10-0.30％，Ti：0.01-0.05％，P≤0.020％，S≤0.012％，余量为Fe。
本发明提供了所述耐腐蚀镜面模具钢的制备方法，包括如下步骤：冶炼得到所述化学成分的钢液，铸造成钢坯，锻造前退火，锻造，锻造后退火，热处理，即得。
优选地，所述钢坯经过电渣重熔。
进一步地，所述热处理方法为：加热至1120℃～1200℃，加热时间12～20h，淬火，于500～590℃回火，回火时间5～20h。其中，通过控制上述加热温度和加热时间，既可以保证钢材奥氏体化完全，又能够避免加热后组织长大的现象。此外，经过考察，若回火温度低于500℃，会出现脆性现象。
进一步地，所述淬火方法为：出炉空冷2～3min，喷雾冷3～5min，然后喷水冷至表面温度690～710℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至表面温度390～410℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至表面温度190～210℃，出热处理槽空冷。发明人根据本发明模具钢的化学成分，经过考察确定了上述淬火工艺条件。该淬火工艺冷速合理，既能淬透又能保证降低淬火应力及减少模具钢材料热处理变形，冷却速度过快或过慢都会对钢材机械性能产生不利影响。
进一步地，所述喷雾冷的喷雾压力为5～8MPa；所述喷水冷的水压为7～16MPa；所述风冷的风速为2～4m/s。
进一步地，所述锻造前退火的方法为：加热温度≥1200℃，保温时间12～15h。
进一步地，所述锻造步骤加热温度为1230～1250℃；将钢坯锻造成如下规格：厚度：300～600mm，宽度：800～1350mm，长度＞3000mm；轧制总变形量为60～80％。
进一步地，所述锻造后退火方法为：将锻造得到的模块加热至600～650℃，保温4～8h，炉冷至280～350℃，保温2～6h，再加热至650～700℃，保温25～35h，以30～60℃/h速度冷却至390～410℃，再以15～20℃/h速度冷却至140～160℃。
进一步地，所述铸造方法为：模铸成钢锭，模铸采用下注法，在水口用惰性气体保护浇注。
优选地，所述惰性气体为氩气。
进一步地，所述电渣重熔采用的渣系包含CaF2、CaO、A12O3、MgO和SiO2。
优选地，所述渣系包含如下重量配比的组分：CaF250份、CaO 30份、A12O310份、MgO5份、SiO25份。
本发明采用钒钛微合金化成分路线，开发出优化长钢4Cr13的新型耐腐蚀镜面模具钢，这种模具钢主要具有以下优势：1、硬度高，能够达到HRC35～50；2、硬度波动范围小，≤1.5HRC；3、高耐腐蚀性，在50℃温度下，经50％高浓度硝酸浸泡120h，15％醋酸浸泡48h后，试样表面光亮如初，另在室温的盐酸介质中浸泡48h后试样表面仍未失去金属光泽，未观察到有点腐蚀现象；4、高强韧性，室温冲击值可达到31J。
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。
本发明提供了耐腐蚀镜面模具钢，其化学成分按重量百分比计为：C：0.35-0.45％，Cr：12-15％，Co≤0.05％，Mn：0.4-0.7％，Si：0.35-0.55％，Mo：0.08-0.20％，Ni：0.10-0.30％，W：0.08-0.30％，V：0.10-0.30％，Ti：0.01-0.05％，P≤0.020％，S≤0.012％，余量为Fe。
其中，控制Cr含量≥12％，能够保证模具钢具有良好的耐蚀性能。
Mo的作用：一方面，Mo在钢中形成M6C型碳化物，通过形成M6C析出，增加Cr的固溶度，提高耐磨性；另一方面，添加Mo，可在回火后引起弥散硬化，有利于提高钢的二次硬度和热稳定性，并提高回火脆性温度，避免回火脆性发生。
Ni的作用：Ni的少量加入，能够提高钢的韧性，改善模块热疲劳性能，并提高淬透性。
V的作用：1、钒能改善钢的热强性，提高钢的抗蠕变性能及高温持久强度；2、提高钢在高温高压氢气中的稳定性，使钢在高压下对氢的稳定性高达600℃以上；3、在珠光体低合金钢中，钒可阻止钼钢在高温下的石墨化现象；4、通过在最终铁素体组织中析出，形成弥散细小分布的VN析出物，增加强韧性和抗疲劳性能。
Ti的作用：加入的微量Ti形成Ti(CN)析出物，在板坯加热过程中起到细化晶粒的作用，在最终铁素体组织中析出细小弥散分布的TiC析出物，起到析出强化作用，还能改善成品的焊接性能。
综上所述，本发明主要通过控制Cr、Mo、Ni、V、Ti等元素的含量，达到了提高模具钢综合机械性能的效果，尤其是提高了钢的耐腐蚀性和耐磨性，从而能够避免使用稀土金属，并降低了合金元素的总添加量，显著降低了生产成本。
此外，杂质元素S、P对模具钢的韧性具有不利影响。在高温状态下服役时，由于S、P等杂质元素向晶界的动态偏聚，会损害模具的高温塑性、韧性，导致模具发生高温脆裂。有关研究表明，S、P含量降低，有助于改善钢的冷热疲劳性能。
本发明由于能够避免使用稀土金属，而且降低了合金元素的总添加量，总体上就减少了S、P等杂质的引入，因此得以通过精炼工艺将P含量控制在0.020％以下，S含量控制在0.012％以下，从而减轻甚至消除微量杂质元素的危害，改善了模具钢的质量，使其具有优良的耐腐蚀性、耐磨性、硬度、韧性等性能。
本发明还提供了所述耐腐蚀镜面模具钢的制备方法，包括如下步骤：冶炼得到所述化学成分的钢液，铸造成钢坯，锻造前退火，锻造，锻造后退火，热处理，即得。
其中，热处理步骤是确保本发明模具钢综合机械性能的关键所在，其具体工艺为：加热至1120℃～1200℃，加热时间12～20h，淬火，于500～590℃回火，回火时间5～20h。采用该方法对钢材进行淬火+高温回火的调质处理，能够充分发挥微合金强化作用并控制均匀析出，消除白点、改善模块横向性能，细化晶粒、实现组织均匀化，从而满足模具钢镜面抛光要求，保证其耐腐蚀、耐磨等性能。
采用上述热处理工艺的另一优势在于，能够实现对大模块(厚度：300～600mm，宽度：800～1350mm，长度＞3000mm)的调质处理。目前，对于耐腐蚀性、耐磨性镜面塑料模具钢(硬度范围：HRC35～50，硬度波动≤3HRC)大模块的热处理工艺还未见报道。
实施例1本发明耐腐蚀镜面模具钢的制备
本发明模具钢的生产工艺流程为：电炉初炼→精炼炉外真空处理(LF+VD炉精炼)→钢液模铸→电渣重熔→大模块加热→锻造加工(厚度：300～600mm，宽度：800～1350mm，长度＞3000mm)→模块成品退火→热处理(淬火+回火)→包装入库。
冶炼：a)采用偏心炉底出钢电炉进行初次冶炼，获得氮含量≤60ppm的钢液；采用精炼炉进行大渣量精炼，进行合金化定量调整，进行造白渣深脱P、S操作，保证氧化温度＞1580℃，并在氧化末期保证一定的钢液碳含量，此时采用增大氧化流量的方法一方面快速脱碳。优选地，将出钢温度控制为≥1650℃。b)电炉熔炼之后，通过LF炉精炼，达到脱氧，降低炉渣氧化性，提高合金收得率、调整渣系组成，形成低熔点渣系，有效吸收钢水中夹杂物，清理钢包、提高钢包渣碱度，脱除钢水中有害杂质硫的目的；之后，通过真空脱气炉熔炼在真空状态下对钢水进行脱气，降低钢水中的[H]、[N]。冶炼得到下述化学成分的钢液，按重量百分比计：C：0.35-0.45％，Cr：12-15％，Co≤0.05％，Mn：0.4-0.7％，Si：0.35-0.55％，Mo：0.08-0.20％，Ni：0.10-0.30％，W：0.08-0.30％，V：0.10-0.30％，Ti：0.01-0.05％，P≤0.020％，S≤0.012％，余量为Fe。
模铸：采用下注法，为了避免氧化在水口用氩气保护浇钢过程，VD炉出钢前，弱吹氩≥15分钟。浇注温度：1530～1540℃，一方面在浇钢前通过在钢锭模内吹入氩气的方式排出钢锭模内的空气，以防空气中的氮气进入钢液导致增氮。
电渣重熔：考虑到钢材的组织要均匀，内部氧化物夹杂等硬质点要尽量少，因此采用电渣冶炼的方法，控制炼钢质量。具体过程如下：在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣，自耗电极一端插入熔渣内。自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过短网导线和变压器形成回路。在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔池，受水冷作用，迅速凝固形成钢锭。在电极端头液滴形成阶段，以及液滴穿过渣池滴落阶段，钢一渣充分接触，钢中非金属夹杂物为炉渣所吸收。钢中有害元素(硫、铅、锑、铋、锡)通过钢一渣反应和高温气化比较有效地去除。液态金属在渣池覆盖下，基本上避免了再氧化。因为是在铜制水冷结晶器内熔化、精炼、凝固的，这就杜绝了耐火材料对钢的污染，渣系采用的是五元渣系，以CaF2为基础，配入适当的CaO、A12O3、MgO、SiO2等氧化物组成的。该五元渣系的配比是：50％CaF2、30％CaO、10％A12O3、5％MgO、5％SiO2，这种渣系对特钢的电渣重熔有着较好的适应性，渣系的电阻高，熔速快。
锻造前高温扩散退火：加热温度应≥1200℃，保温时间12～15h。
锻造：a)锻造加热温度1230～1250℃，大模块模具钢锭经过锻造获得所需尺寸规格产品，厚度：300～600mm，宽度：800～1350mm，长度＞3000mm；轧制变形量为60～80％，再将锻后大模块放入保温4～8h，炉冷至280～350℃，保温2～6h。b)将a步骤钢锭再加热至650～700℃，保温25～35h，以30～60℃/h速度冷却至400℃，再以15～20℃/h速度冷却至150℃。
热处理：a)对1)、2)、3)步骤中得到的大模块模具钢，再加热至1120℃～1200℃，加热时间12～20h；进行淬火：淬火热处理为先出炉空冷2～3min，喷雾冷3～5min，然后喷水冷至表面温度700℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至400℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至200℃，出热处理槽空冷；其中，所述喷雾冷中喷雾压力为5～8MPa；所述风冷的风速为2～4m/s；所述水冷的水压为7～16MPa。b)回火过程：回火温度为500～590℃，回火时间为5～20h。
经检测，制备得到的模具钢510×1080×3500mm从表层边缘、1/4厚度处、心部三处不同位置的硬度为HRC47.5、HRC46.5、HRC46，硬度波动范围1.5HRC；室温(20℃)冲击值31J；在50℃温度下，经50％高浓度硝酸浸泡120h，15％醋酸浸泡48h后，试样表面光亮如初，质量也没有变化，另在室温的盐酸介质中浸泡48h后试样表面仍未失去金属光泽，未观察到有点腐蚀现象。

Claims (10)

1.高韧性耐腐蚀镜面模具钢的制备方法，其特征是：所述高韧性耐腐蚀镜面模具钢的化学成分按重量百分比计为：C：0.35-0.45％，Cr：12-15％，Co≤0.05％，Mn：0.4-0.7％，Si：0.35-0.55％，Mo：0.08-0.20％，Ni：0.10-0.30％，W：0.08-0.30％，V：0.10-0.30％，Ti：0.01-0.05％，P≤0.020％，S≤0.012％，余量为Fe；所述制备方法包括如下步骤：冶炼得到所述化学成分的钢液，铸造成钢坯，锻造前退火，锻造，锻造后退火，热处理，即得；其中，
所述热处理方法为：加热至1120℃～1200℃，加热时间12～20h，淬火，于500～590℃回火，回火时间5～20h；
所述淬火方法为：出炉空冷2～3min，喷雾冷3～5min，然后喷水冷至表面温度690～710℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至表面温度390～410℃，再风冷3～5min，然后继续喷水冷至表面温度190～210℃，出热处理槽空冷。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述喷雾冷的喷雾压力为5～8MPa；所述喷水冷的水压为7～16MPa；所述风冷的风速为2～4m/s。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述锻造前退火的方法为：加热温度≥1200℃，保温时间12～15h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述锻造步骤加热温度为1230～1250℃；将钢坯锻造成如下规格：厚度：300～600mm，宽度800～1350mm，长度＞3000mm；轧制总变形量为60～80％。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述锻造后退火方法为：将锻造得到的模块加热至600～650℃，保温4～8h，炉冷至280～350℃，保温2～6h，再加热至650～700℃，保温25～35h，以30～60℃/h速度冷却至390～410℃，再以15～20℃/h速度冷却至140～160℃。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述铸造方法为：模铸成钢锭，模铸采用下注法，在水口用惰性气体保护浇注。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是：所述惰性气体为氩气。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述钢坯经过电渣重熔。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是：所述电渣重熔采用的渣系包含CaF2、CaO、A12O3、MgO和SiO2。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征是：所述电渣重熔采用的渣系包含如下重量配比的组分：CaF250份、CaO 30份、A12O310份、MgO 5份、SiO25份。
CN201810833317.1A 2018-07-26 2018-07-26 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法 Active CN108866444B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810833317.1A CN108866444B (zh) 2018-07-26 2018-07-26 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法
UAA202100919A UA127856C2 (uk) 2018-07-26 2019-07-24 Стійка до корозії дзеркальна штампована сталь та спосіб її виготовлення
KR1020217005941A KR102562391B1 (ko) 2018-07-26 2019-07-24 내식성 미러 다이강 및 이의 제조 방법
EP19840865.0A EP3828293A4 (en) 2018-07-26 2019-07-24 CORROSION-RESISTANT MIRROR DIE STEEL SHEET AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING
PCT/CN2019/097543 WO2020020243A1 (zh) 2018-07-26 2019-07-24 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810833317.1A CN108866444B (zh) 2018-07-26 2018-07-26 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108866444A CN108866444A (zh) 2018-11-23
CN108866444B true CN108866444B (zh) 2021-01-26

Family

ID=64305191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810833317.1A Active CN108866444B (zh) 2018-07-26 2018-07-26 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3828293A4 (zh)
KR (1) KR102562391B1 (zh)
CN (1) CN108866444B (zh)
UA (1) UA127856C2 (zh)
WO (1) WO2020020243A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108866444B (zh) * 2018-07-26 2021-01-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法
CN112853201A (zh) * 2019-11-28 2021-05-28 武汉昆伦特钢装备科技开发有限公司 一种超高强高硬耐磨抗冲击耐蚀的合金钢及制造工艺
CN113061801A (zh) * 2021-02-08 2021-07-02 中航上大高温合金材料股份有限公司 一种耐蚀镜面模具钢及制造方法
CN113481357B (zh) * 2021-06-30 2022-06-21 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 塑料模具钢板及其生产方法
CN114540703B (zh) * 2022-01-26 2022-09-27 江苏宏晟模具钢材料科技有限公司 一种高韧性、高抛光性、耐腐蚀的塑胶模具钢及其制备方法
CN114836689B (zh) * 2022-04-25 2023-04-07 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种高铬耐磨钢球及其制备方法
CN114875334B (zh) * 2022-05-31 2022-10-25 宝武集团鄂城钢铁有限公司 一种预硬型镜面塑料模具钢及其冶炼方法
CN115109986B (zh) * 2022-07-11 2023-10-10 中国铁建重工集团股份有限公司 一种大尺寸电渣重熔高锰钢锻坯及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002088450A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Daido Steel Co Ltd 熱間工具鋼
JP2013132659A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金型部品の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100402690C (zh) * 2005-04-18 2008-07-16 宝钢集团上海五钢有限公司 4Cr16Mo 模具钢镜面大模块的制备生产方法
CN1876881A (zh) * 2005-06-02 2006-12-13 大同特殊钢株式会社 塑料成形模具用钢
CN101967608A (zh) * 2010-11-12 2011-02-09 上海大学 一种含氮耐蚀塑料模具钢及其制备工艺
CN103060698B (zh) 2012-10-23 2015-12-02 合肥康龄养生科技有限公司 一种耐腐蚀模具钢的制备工艺
JP2015045071A (ja) * 2013-08-29 2015-03-12 山陽特殊製鋼株式会社 鏡面性に優れた耐食性プラスチック成形金型用鋼
AT515157B1 (de) * 2013-11-21 2016-12-15 Böhler Edelstahl GmbH & Co KG Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformen aus martensitischem Chromstahl und Kunststoffform
KR20160041869A (ko) * 2016-03-28 2016-04-18 두산중공업 주식회사 열전도도가 향상된 다이케스팅 및 핫스템핑용 자동차용 금형강 및 그 제조방법
CN106350643B (zh) * 2016-11-14 2018-11-16 成都先进金属材料产业技术研究院有限公司 一种大型模具钢的热处理方法
CN106636895A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 重庆材料研究院有限公司 特种轴承钢及其制造方法
CN108866444B (zh) * 2018-07-26 2021-01-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002088450A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Daido Steel Co Ltd 熱間工具鋼
JP2013132659A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金型部品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102562391B1 (ko) 2023-08-01
EP3828293A1 (en) 2021-06-02
KR20210053290A (ko) 2021-05-11
UA127856C2 (uk) 2024-01-24
WO2020020243A1 (zh) 2020-01-30
EP3828293A4 (en) 2021-12-22
CN108866444A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108866444B (zh) 耐腐蚀镜面模具钢及其制备方法
CN108220766B (zh) 一种Cr-V系热作模具钢及其制备方法
CN103160729B (zh) 中碳微合金化工程机械履带链片用钢及其生产工艺
CN105525226A (zh) 一种马氏体不锈钢盘条及其制造方法
CN109402498B (zh) 一种高温渗碳齿轮钢及其制造方法
CN110629114A (zh) 一种低成本高强高韧桥梁钢及其制备方法
CN105369150A (zh) 一种超高强度装甲钢板及其制造方法
CN108893682B (zh) 模具钢钢坯及其制备方法
CN113073272A (zh) 一种高强度q690d钢板及其生产方法
CN102409233A (zh) 一种低温工程机械用钢及其生产方法
CN102268615B (zh) 心部低温冲击韧性优良及抗层状撕裂的工程钢材的生产方法
CN111663082B (zh) 一种奥氏体不锈钢精密无缝钢管及其制备方法
CN114892094B (zh) 一种预硬型镜面塑料模具钢及其生产方法
CN113897541B (zh) 一种高铬耐磨钢球及其铸造工艺
CN113528976B (zh) 一种非调质无表面裂纹棒材及其制备方法
CN113046641B (zh) 一种低钒含氮热作模具钢及其制备方法
CN113462989A (zh) 矿山格子型球磨机用铌微合金化高锰钢衬板及制备方法
WO2019029533A1 (zh) 铸钢、铸钢的制备方法及其应用
CN108950134B (zh) 冷轧辊用电渣锭的重熔方法
CN109778073B (zh) 一种易切削汽车同步器用钢及其制备方法
CN113604730A (zh) 一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其生产工艺
CN102312162B (zh) 内燃机气阀用精炼马氏体合金及其生产工艺
CN115896634B (zh) 一种耐高温有色金属压铸成型模具钢材料及其制备方法
CN116121629B (zh) 一种齿轮钢18CrNiMo7-6的制备方法
CN116005062B (zh) 高强度高耐蚀奥氏体不锈钢冷轧卷板及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220718

Address after: 610306 Chengdu City, Chengdu, Sichuan, China (Sichuan) free trade test zone, Chengdu City, Qingbaijiang District, xiangdao Boulevard, Chengxiang Town, No. 1509 (room 13, A District, railway port mansion), room 1319

Patentee after: Chengdu advanced metal material industry technology Research Institute Co.,Ltd.

Patentee after: Panzhihua Iron and Steel Group Panzhihua iron and Steel Research Institute Co., Ltd.

Address before: 617000 Taoyuan street, East District, Panzhihua, Sichuan Province, No. 90

Patentee before: PANGANG GROUP PANZHIHUA IRON & STEEL RESEARCH INSTITUTE Co.,Ltd.

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20181123

Assignee: PANGANG GROUP JIANGYOU CHANGCHENG SPECIAL STEEL Co.,Ltd.

Assignor: Chengdu advanced metal material industry technology Research Institute Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980003064

Denomination of invention: Corrosion resistant mirror mold steel and its preparation method

Granted publication date: 20210126

License type: Exclusive License

Record date: 20240322