CN111057933B - 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺 - Google Patents

一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN111057933B
CN111057933B CN201911298932.8A CN201911298932A CN111057933B CN 111057933 B CN111057933 B CN 111057933B CN 201911298932 A CN201911298932 A CN 201911298932A CN 111057933 B CN111057933 B CN 111057933B
Authority
CN
China
Prior art keywords
die
steel
treatment
cooling
percent
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201911298932.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111057933A (zh
Inventor
郑西
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.)
Ningbo Haiyan Weiye Metal Products Co ltd
Original Assignee
Ningbo Haiyan Weiye Metal Products 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 Ningbo Haiyan Weiye Metal Products Co ltd filed Critical Ningbo Haiyan Weiye Metal Products Co ltd
Priority to CN201911298932.8A priority Critical patent/CN111057933B/zh
Publication of CN111057933A publication Critical patent/CN111057933A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111057933B publication Critical patent/CN111057933B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • 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
    • 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
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • 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
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • 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
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium 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
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • 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
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24—Nitriding
    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，涉及模具钢技术领域，所述热作模具钢的制造工艺包括以下步骤：(1)冶炼；(2)高温均匀化处理；(3)锻造；(4)退火处理；(5)调质处理；(6)渗氮处理；(7)回火处理。所述热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.33‑0.46％，Si：1.5‑2.3％，Mn：0.32‑0.45％，Mo：1.6‑2.3％，W：2.6‑3.6％，Nb：0.16‑0.27％，Cr：2.8‑3.7％，Sr：0.21‑0.53％，Ti：0.16‑0.31％，Ce:0.05‑0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。本发明制备得到的热作模具钢具有较高的表面硬度与耐磨性，冲击韧性较好，具有优异的抗疲劳性和强度，有效延长了压铸模用热作模具钢的使用寿命。

Description

一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺
技术领域
本发明涉及模具钢技术领域，具体涉及一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺。
背景技术
热作模具钢在模具工业中是非常重要的钢种，主要用于将再结晶温度以上的金属压制成工件，一般包括热挤压模、热锻模、压铸模以及等温锻造模具等。相对于冷作模具而言，热作模具钢表面既要受到高强度的交变应力，又要与高温材料反复接触，在如此苛刻的工作环境下，模具的使用寿命普遍较短，钢体表面容易出现开裂、塑性变形以及磨损等，最终使热作模具失效。
压铸模用热作模具钢主要用于制造加热到再结晶温度以上的金属或液态金属成型的模具材料，其特点是工作时与热态金属相接触，模腔温度高，如在压铸黑色金属时模腔温度可达1000℃以上，而且工作时反复受热与冷却，模腔表层金属反复产生热胀冷缩，使模腔表面容易出现龟裂(热疲劳现象)。因此，该类材料一般含有可提高高温性能的钨、钼、铬、钒等合金元素，以满足模具高热塑性变形抗力、抗热疲劳能力及高热强性的性能要求。
申请号为201510655685.8的中国专利公开了一种高性能压铸用热作模具钢的冶金制造方法，包括：将原料采用电炉加炉外精炼冶炼得电极棒，将电极棒退火后进行电渣重熔冶炼，成电渣锭，电渣锭经高温均匀化，快锻锻制成材，退火热处理后形成成品材；该发明通过铌、钴、铬、钼、钒等合金元素的固溶强化与沉淀强化作用提高了材料高温强度和热稳定性。但是其硬度值为46.2-49.2HRC，冲击韧性值为260-292J，从综合性能上来看并不优异，使用寿命有限。
在制造压铸模用热作模具钢时，对热作模具进行适宜的渗碳、渗硼或氮化处理等，经此处理后，可有效增延长模具钢的使用寿命。经过此处理的模具钢实质上可以认为得到的模具钢是一种特殊复合材料，心部材料的成分并未发生改变，表层则是渗入了合金元素的材料。心部与表层之间是紧密的晶体型结合，它比其他表面强化技术所获得的心、表部的结合要强得多。但是这种处理方法存在处理周期长、渗层薄等缺点。
申请号为201210366288.5的中国专利公开了一种压铸模的热处理方法，其中氮碳共渗的步骤为：将压铸模置于真空炉内，炉内温度550-600℃，充入甲醇和NH3，反应4-6小时。压铸模置于真空炉内氮碳共渗，提高了压铸模表面的耐磨性和抗疲劳性能。但是经此氮碳共渗处理工艺后，共渗化合物层深约9-10μm，氮碳共渗化合物扩散层深约0.2-0.3mm，渗层厚度较浅，硬度与耐磨性有限。
申请号为201510847751.1的中国专利公开了一种热锻标识模具钢的渗碳碳氮共渗复合热处理方法，该方法通过以下步骤实现：标识模镶块的选材及加工；调质预备热处理；渗碳碳氮共渗复合热处理。本发明不仅提高该模具表面硬度至60-65HRC，心部50-55HRC，渗层厚度达0.6-0.8mm，大大提高该模具承受重载荷和冲击载荷高温摩擦磨损能力。但是该渗碳碳氮共渗复合热处理工艺复杂繁琐，生产成本较高，同时其表面硬度和心部硬度并不优异，因此，可通过进一步研究模具钢的制造技术，以制备得到生产工艺简单，性能更加优异的热作模具钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，制备得到的热作模具钢具有较高的表面硬度与耐磨性，冲击韧性较好，具有优异的抗疲劳性和强度，有效延长了压铸模用热作模具钢的使用寿命。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1260-1290℃，保温8-10h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1090-1130℃，终锻温度为870-900℃；锻造后雾冷至410-430℃，再置于炉内温度为380-420℃的加热炉中，保温30-50min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至870-890℃，保温2-3h，随炉冷至510-535℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1150-1180℃，保温60-90min，再降温至1030-1060℃，保温40-60min，再淬火至室温；然后加热至640-660℃，保温60-90min，空冷至室温；再加热至570-610℃，保温80-110min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至430-455℃，保温处理1.5-2.5h后；再升温至570-590℃，保温处理2-3h；氨气气氛下随炉冷至室温；
(7)回火处理：将模具钢置于170-190℃下进行回火处理。
步骤(1)中，熔炼温度为1560-1610℃，浇注温度为1470-1500℃。
步骤(5)中，将锻件以0.3-0.8℃/min的速度降温至1030-1060℃；其中淬火方式为水冷或油冷。
步骤(6)中，以1.3-2.1℃/min的速度升温至560-590℃。
步骤(6)中，所述渗氮炉中的气压为1200-1500Pa。
步骤(7)中，回火保温时间为2-3h，空冷至室温。
本发明中，压铸模用热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.33-0.46％，Si：1.5-2.3％，Mn：0.32-0.45％，Mo：1.6-2.3％，W：2.6-3.6％，Nb：0.16-0.27％，Cr：2.8-3.7％，Sr：0.21-0.53％，Ti：0.16-0.31％，Ce:0.05-0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
优选地，所述热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.36％，Si：2.2％，Mn：0.35％，Mo：2.1％，W：3％，Nb：0.19％，Cr：3.6％，Sr：0.29％，Ti：0.22％，Ce:0.06％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
优选地，所述热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.42％，Si：1.8％，Mn：0.4％，Mo：1.8％，W：3.5％，Nb：0.23％，Cr：2.8-3.7％，Sr：0.46％，Ti：0.28％，Ce:0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
本发明的有益效果：
本发明在制备模具钢时，在锻造后进行雾冷+中温随炉冷却，然后在进行退火处理，可使模具钢的内的组织均匀细化，有效防止晶内偏析，为之后的调制处理打好基础。在调质处理中，淬火时采用两段高温保温，回火时采用两次高温回火，有效减少基体中残留奥氏体量减少，并得到回火索氏体组织，使模具钢的强度和韧性明显改善，并为渗氮处理作好准备。
在进行渗氮处理时，加入的稀土镧，其渗入至模具钢表层，会引起铁晶格的畸变，表层的缺陷增多，为氮原子的扩散提供通道，并使原子的扩散激活能降低，有利于氮向基体扩散，从而增加渗层厚度，使模具钢表层的硬度高，并可使渗层与基体的结合力强，使耐磨性显著提高。镧在模具钢中形成的稀土合金化合物可在晶界中阻止织晶界的偏移和生长，可细化晶粒，使渗层组织致密，强度增加并降低了冷脆性。同时镧还可增加Fe4N的含量，从而使渗层表层的韧性得到有效提高。
在渗氮处理中合理设置时间与压强，也可使模具钢表层的Fe4N的含量较多，使渗层表层的韧性增强，同时氮与钢中的合金元素形成氮化铬、氮化钛等高硬度化合物，其热稳定性强，弥散度高，从而使表面的硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力均得到提高。而采用两段渗氮处理，可使渗层的厚度进一步增加，加强渗层与基体的结合力，模具钢的硬度提高，使模具钢的耐磨性、强度、耐腐蚀性等均得到改善，使其综合性能更加优异。
在本发明的模具钢中，加入的锰是形成奥氏体的有效元素，可有效提高模具钢的淬透性，入的铬与碳、铁生成合适量的高硬度的共晶碳化物(Cr、Fe7)C3，可有效提高模具钢的硬度以及耐磨性。加入适量的铌，使合金中的钼、钨等合金碳化物在较高的淬火温度下完全溶入基体中，可有效提高钢的高温强度、高温硬度、回火稳定性以及耐磨性，并能细化晶粒，降低模具钢的过热敏感性。加入适量的锶可增加模具钢的冲击韧性、断裂韧性，并进一步强化了塑性以及断裂韧性，热疲劳性也得到了提升。加入适量的钛可细化晶粒，阻止形成网状碳化物。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：
C：0.36％，Si：2.2％，Mn：0.35％，Mo：2.1％，W：3％，Nb：0.19％，Cr：3.6％，Sr：0.29％，Ti：0.22％，Ce:0.06％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1580℃，浇注温度为1480℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1270℃，保温9h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1120℃，终锻温度为880℃；锻造后雾冷至430℃，再置于炉内温度为420℃的加热炉中，保温40min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至890℃，保温2.5h，随炉冷至535℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1160℃，保温80min，再以0.5℃/min的速度降温至1050℃，保温50min，再水冷至室温；然后加热至650℃，保温70min，空冷至室温；再加热至590℃，保温100min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至450℃，保温处理2h后；再升温至580℃，保温处理2.5h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1400Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至180℃，保温3h，空冷至室温。
实施例2：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：
C：0.42％，Si：1.8％，Mn：0.4％，Mo：1.8％，W：3.5％，Nb：0.23％，Cr：2.8-3.7％，Sr：0.46％，Ti：0.28％，Ce:0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1610℃，浇注温度为1470℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1270℃，保温10h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1110℃，终锻温度为890℃；锻造后雾冷至420℃，再置于炉内温度为420℃的加热炉中，保温50min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至890℃，保温2h，随炉冷至525℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1180℃，保温90min，再以0.3℃/min的速度降温至1060℃，保温55min，再油冷至室温；然后加热至650℃，保温8min，空冷至室温；再加热至600℃，保温80min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至445℃，保温处理2.5h后；再升温至580℃，保温处理3h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1500Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至190℃，保温3h，空冷至室温。
实施例3：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：C：0.46％，Si：1.8％，Mn：0.35％，Mo：2.3％，W：2.6％，Nb：0.16％，Cr：3.2％，Sr：0.21％，Ti：0.31％，Ce:0.07％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1610℃，浇注温度为1480℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1290℃，保温8h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1130℃，终锻温度为870℃；锻造后雾冷至415℃，再置于炉内温度为420℃的加热炉中，保温50min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至890℃，保温2h，随炉冷至535℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1180℃，保温80min，再以0.8℃/min的速度降温至1050℃，保温60min，再油冷至室温；然后加热至640℃，保温90min，空冷至室温；再加热至600℃，保温95min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至455℃，保温处理2.5h后；再升温至570℃，保温处理3h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1300Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至190℃，保温2h，空冷至室温。
实施例4：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：C：0.33％，Si：1.5％，Mn：0.45％，Mo：1.6％，W：3.2％，Nb：0.27％，Cr：3.7％，Sr：0.42％，Ti：0.16％，Ce:0.05％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1560℃，浇注温度为1500℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1260℃，保温9h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1090℃，终锻温度为890℃；锻造后雾冷至430℃，再置于炉内温度为380℃的加热炉中，保温50min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至870℃，保温2.5h，随炉冷至510℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1150℃，保温60min，再以0.55℃/min的速度降温至1060℃，保温50min，再水冷至室温；然后加热至660℃，保温60min，空冷至室温；再加热至570℃，保温110min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至430℃，保温处理2h后；再升温至590℃，保温处理2h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1200Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至170℃，保温3h，空冷至室温。
实施例5：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：C：0.36％，Si：2.3％，Mn：0.32％，Mo：1.9％，W：3.1％，Nb：0.22％，Cr：2.8％，Sr：0.53％，Ti：0.25％，Ce:0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1590℃，浇注温度为1470℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1270℃，保温8h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1115℃，终锻温度为875℃；锻造后雾冷至410℃，再置于炉内温度为405℃的加热炉中，保温30min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至890℃，保温3h，随炉冷至525℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1160℃，保温90min，再以0.3℃/min的速度降温至1030℃，保温40min，再水冷至室温；然后加热至645℃，保温70min，空冷至室温；再加热至610℃，保温80min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至445℃，保温处理1.5h后；再升温至590℃，保温处理3h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1500Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至175℃，保温3h，空冷至室温。
实施例6：
一种压铸模用热作模具钢，由以下重量百分比的成分组成：C：0.39％，Si：2.1％，Mn：0.43％，Mo：1.9％，W：2.6％，Nb：0.16％，Cr：3.5％，Sr：0.29％，Ti：0.28％，Ce:0.08％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭，其中熔炼温度为1580℃，浇注温度为1480℃；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至81290℃，保温9h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1120℃，终锻温度为880℃；锻造后雾冷至8430℃，再置于炉内温度为410℃的加热炉中，保温40min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至890℃，保温2.5h，随炉冷至525℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1180℃，保温80min，再以0.5℃/min的速度降温至1040℃，保温50min，再水冷至室温；然后加热至660℃，保温90min，空冷至室温；再加热至610℃，保温100min，空冷至室温，得模具钢；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至455℃，保温处理2.5h后；再升温至580℃，保温处理3h；氨气气氛下随炉冷至室温；渗氮处理期间渗氮炉中的气压为1500Pa；
(7)回火处理：将模具钢加热至170℃，保温3h，空冷至室温。
性能测试：
实施例1-6中，经调质处理后所得模具钢的机械性能参数以及抗回火稳定性，具体如表1所示。
表1：
Figure BDA0002321365660000121
表1中屈服强度、抗拉强度、延伸率与室温下测得。由表1可知本发明热作模具钢在700℃条件下热稳定性能良好，硬度稳定保持在47HRC左右；
实施例1-7中，经调质处理后所得模具钢的渗层深度及硬度如表2所示。
表2：
项目 化合物层深(μm) 化合物扩散层深(μm) 表面硬度(HRC)
实施例1 31 350 91
实施例2 29 340 93
实施例3 28 310 85
实施例4 26 345 83
实施例5 28 315 89
实施例6 29 330 88
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)冶炼：按照热作模具钢的成分配比进行配料，采用真空感应炉熔炼，浇注得钢锭；再将钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭；
(2)高温均匀化处理：将步骤(1)所得电渣钢锭加热至1260-1290℃，保温8-10h，之后空冷至室温；
(3)锻造：将经过步骤(2)处理所得的钢锭进行多向锻造加工，开锻温度为1090-1130℃，终锻温度为870-900℃；锻造后雾冷至410-430℃，再置于炉内温度为380-420℃的加热炉中，保温30-50min后，随炉冷至室温；
(4)退火处理：将经过步骤(3)处理所得的锻件加热至870-890℃，保温2-3h，随炉冷至510-535℃，空冷至室温；
(5)调质处理：将经过步骤(4)处理所得的锻件加热至1150-1180℃，保温60-90min，再降温至1030-1060℃，保温40-60min，再淬火至室温；然后加热至640-660℃，保温60-90min，空冷至室温；再加热至570-610℃，保温80-110min，空冷至室温，得模具钢；
热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.33-0.46％，Si：1.5-2.3％，Mn：0.32-0.45％，Mo：1.6-2.3％，W：2.6-3.6％，Nb：0.16-0.27％，Cr：2.8-3.7％，Sr：0.21-0.53％，Ti：0.16-0.31％，Ce:0.05-0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe；
(6)渗氮处理：将模具钢置于渗氮炉中，放入稀土镧块，通入氨气，使炉中为纯氨气气氛，将渗氮炉升温至430-455℃，保温处理1.5-2.5h后；再升温至570-590℃，保温处理2-3h；氨气气氛下随炉冷至室温；
(7)回火处理：将模具钢置于170-190℃下进行回火处理。
2.根据权利要求1所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.36％，Si：2.2％，Mn：0.35％，Mo：2.1％，W：3％，Nb：0.19％，Cr：3.6％，Sr：0.29％，Ti：0.22％，Ce:0.06％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述热作模具钢由以下重量百分比的成分组成：C：0.42％，Si：1.8％，Mn：0.4％，Mo：1.8％，W：3.5％，Nb：0.23％，Cr：2.8-3.7％，Sr：0.46％，Ti：0.28％，Ce:0.09％，S≤0.003％，P≤0.03％，余量为Fe。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，熔炼温度为1560-1610℃，浇注温度为1470-1500℃。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，将锻件以0.3-0.8℃/min的速度降温至1030-1060℃。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，其淬火方式为水冷或油冷。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述步骤(6)中，所述渗氮炉中的气压为1200-1500Pa。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺，其特征在于，所述步骤(7)中，回火保温时间为2-3h，空冷至室温。
CN201911298932.8A 2019-12-17 2019-12-17 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺 Expired - Fee Related CN111057933B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911298932.8A CN111057933B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911298932.8A CN111057933B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111057933A CN111057933A (zh) 2020-04-24
CN111057933B true CN111057933B (zh) 2021-01-15

Family

ID=70301838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911298932.8A Expired - Fee Related CN111057933B (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111057933B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113913834A (zh) * 2021-10-25 2022-01-11 杭州汉派模具科技有限公司 一种环模复合硬化工艺
CN114990423B (zh) * 2021-11-22 2023-05-26 上海双舜科技发展有限公司 一种强韧性热作模具钢的生产方法
CN115216682B (zh) * 2022-09-19 2022-12-09 中特泰来模具技术有限公司 一种车用压铸模具钢及其制备方法
CN116640987B (zh) * 2023-04-28 2024-03-15 鞍钢股份有限公司 一种性能均匀的模具钢及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI95049C (fi) * 1992-09-02 1995-12-11 Imatra Steel Oy Ab Parannettu takokappale ja sen valmistusmenetelmä
CN104928586A (zh) * 2015-06-30 2015-09-23 宝山钢铁股份有限公司 一种热冲压模具钢及其生产方法
KR20190058049A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 현대제철 주식회사 플라스틱 사출용 금형강 제조방법 및 이에 의해 제조된 플라스틱 사출용 금형강
CN108611589A (zh) * 2018-05-07 2018-10-02 常州大学 一种提高离子渗氮效率的复合预处理工艺
CN109518084A (zh) * 2018-12-07 2019-03-26 南京工业职业技术学院 一种高热导率含Al、Nb渗氮热作模具钢及其制备方法
CN109487166A (zh) * 2018-12-21 2019-03-19 北京科技大学 一种高温高强低碳热模钢及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111057933A (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111057933B (zh) 一种高性能压铸模用热作模具钢的制造工艺
KR102047403B1 (ko) 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법
CN101215628B (zh) 高速钢复合轧辊热处理方法
CN101906588B (zh) 一种空冷下贝氏体/马氏体复相耐磨铸钢的制备方法
CN107974636A (zh) 一种高硬度高淬透性预硬化塑料模具钢及其制备方法
JP2012530847A (ja) 熱間プレス硬化コンポーネントの製造方法、熱間プレス硬化コンポーネントを製造する鋼製品の使用、および熱間プレス硬化コンポーネント
CN105671458A (zh) 表面硬化热处理性优异的中碳钢非调质线材及其制造方法
CN114411043B (zh) 一种大型热锻热作模具钢的制备方法
CN104152916A (zh) 热冲压专用超高热导率耐磨模具钢热处理和等离子氮碳共渗表面处理工艺方法
US20140283954A1 (en) Bainitic microalloy steel with enhanced nitriding characteristics
CN106834941A (zh) 一种热冲压成形钢及其生产方法
CN111254355B (zh) 一种贝氏体合金钢热及处理工艺
CN112941274B (zh) 一种改善高碳铬钢强韧性的方法及其应用
CN113737106B (zh) 1500MPa热冲压零件冷切边冲孔刀具用模具钢及其制备方法
JP2020026567A (ja) ホットスタンプ用金型用鋼、ホットスタンプ用金型およびその製造方法
CN112048668A (zh) 一种高硬度盾构刀具用钢及其制造方法
CN108251757B (zh) 一种含镱的高性能轴承钢电渣锭及其一火成材工艺
CN114395738B (zh) 一种具有高热扩散系数模具钢及其制备方法
RU2456368C1 (ru) Высокопрочная стойкая при динамическом воздействии сталь и способ производства листов из нее
CN109576465A (zh) 一种压铸模用钢马氏体组织超细化方法
CN113416883A (zh) 一种具有超高强度微合金化渗碳齿轮钢及其制备方法
WO2012172185A1 (en) Method for manufacturing a medium carbon steel product and a hot rolled medium carbon steel product
CN108690935B (zh) 一种高品质合金工具钢板及生产方法
JP4175933B2 (ja) 短時間の窒化処理で高い表面硬さと深い硬化深さの得られる窒化鋼部品及びその製造方法
JP4265819B2 (ja) 窒化特性の優れた冷鍛用鋼及びその製造方法

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
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20201223

Address after: 315800 No.1, building 8, 27 Rongxia Road, Xiapu, Beilun District, Ningbo City, Zhejiang Province

Applicant after: Ningbo Haiyan Weiye metal products Co.,Ltd.

Address before: 230000 No.2 501, Xinhua Financial Plaza, Qianshan Road, Shushan District, Hefei City, Anhui Province

Applicant before: Anhui Xutong Network Technology Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210115

Termination date: 20211217

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee