CN111057955A - 一种模具钢及其制备方法 - Google Patents

一种模具钢及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111057955A
CN111057955A CN202010071342.8A CN202010071342A CN111057955A CN 111057955 A CN111057955 A CN 111057955A CN 202010071342 A CN202010071342 A CN 202010071342A CN 111057955 A CN111057955 A CN 111057955A
Authority
CN
China
Prior art keywords
die steel
percent
equal
steel
less
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.)
Pending
Application number
CN202010071342.8A
Other languages
English (en)
Inventor
雷佳乐
朱裕华
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.)
Chongqing Youte Mould Co ltd
Original Assignee
Chongqing Youte Mould 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 Chongqing Youte Mould Co ltd filed Critical Chongqing Youte Mould Co ltd
Priority to CN202010071342.8A priority Critical patent/CN111057955A/zh
Publication of CN111057955A publication Critical patent/CN111057955A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent 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
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • 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
    • C22C38/04—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
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium

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)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种模具钢，按质量百分比包括C：0.35‑0.4，Si：0‑0.5，Mn：0.2‑0.5，Cr：4.7‑5.5，Mo：2.7‑3.2；V：0.4‑0.6；S：0‑0.5；P：0‑0.025，余量为Fe及不可避免杂质元素；与现有技术相比，本发明制备的模具钢硬度在47HRC左右，抗冲击试验中模具钢冲击值≥300J/cm2，均符合现今模具钢的使用要求，具备较高的硬度与抗冲性能，能够适应绝大部分工作环境的需求。

Description

一种模具钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及模具钢制备技术领域，具体是一种模具钢及其制备方法。
背景技术
模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种，而模具是机械制造中制造零件的主要加工工具，其质量直接影响这压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本。通常模具的质量与使用寿命，主要依靠合理的结构设计、加工精度、模具材料以及和热处理等几个方面。随着我国汽车行业、轨道交通、航空航天等行业的快速发展，各类机械设备锻件需求量大幅增加，采用锻压机械加工锻件增多，锻压模具用钢量需求很大，并且要求模具钢的表面组织细微均匀，良好的抗热龟裂性，良好的高温耐磨性，较高的硬度和抗冲击能力。
现在常用的H13和3Cr2W8V是目前广泛使用的热锻模具钢，H13钢工作温度不宜超过600℃，应用范围有所限制；而3Cr2W8V虽然具备了一定导热性能和冷热疲劳性，但是其本身的强度和韧度却相对较差，无法满足实际生产应用需求，因此制备较高硬度和抗冲击强度的模具钢是现在亟需解决的一个问题。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种模具钢及其制备方法，用以解决现有模具钢硬度不够且抗冲击能力差的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
本发明提供一种模具钢，所述模具钢的成分按质量百分比计包括：C：0.35-0.4；Si：0-0.5；Mn：0.2-0.5；Cr：4.7-5.5；Mo：2.7-3.2；V：0.4-0.6；S：0-0.5；P：0-0.025；余量为Fe及不可避免杂质元素；
优选的，所述模具钢还包括非金属夹杂物；
所述模具钢中的非金属夹杂物，A类粗系要求小于等于0.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，A类细系要求小于等于1.0；
所述模具钢中的非金属夹杂物，B类粗系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，B类细系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，C类粗系要求小于等于0.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，C类细系要求小于等于1.0；
所述模具钢中的非金属夹杂物，D类粗系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，D类细系要求小于等于1.5；
优选的，所述模具钢的成分按质量百分比计包括：C：0.375；Si：0.37；Mn：0.365；Cr：4.96；Mo：2.825；V：0.47；S：0.003；P：0.016；余量为Fe及不可避免杂质元素。
优选的，所述杂质元素包括Ni。
本发明还提供一种模具钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料在真空环境和保护气氛下进行淬火，然后将淬火得到的铸件进行冷却，得到钢锭；
(2)将钢锭进行回火，保温，然后冷却；
(3)将上述步骤得到的钢锭进行二次回火，冷却，得到模具钢。
优选的，所述步骤(1)中保护真空气压为0.1Pa，保护气氛为氮气，淬火温度为1020-1040℃，冷却介质为油。
优选的，所述步骤(2)中回火温度为590-630℃，保温时间为2-3h，冷却介质为空气。
优选的，所述步骤(3)中回火温度为600-620℃，保温时间为1-2h，冷却介质为空气。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的一种模具钢，按质量百分比包括C：0.35-0.4；Si：0-0.5；Mn：0.2-0.5；Cr：4.7-5.5；Mo：2.7-3.2；V：0.4-0.6；S：0-0.5；P：0-0.025；余量为Fe及不可避免杂质元素；与现有技术相比，通过本发明制备方法得到的模具钢硬度在47HRC左右，抗冲击试验中模具钢冲击值≥300J/cm2，均符合现今模具钢的使用要求，具备较高的硬度与抗冲性能，能够适应绝大部分工作环境的需求。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述：
本发明中对于元素来源并未作出限定，从市场已知C元素、Si元素、Mn元素、Cr元素、Mo元素、V元素、S元素、P元素、Fe元素获取原料即可，符合本领域数值用于制备模具钢的元素材料纯度即可。
实施例1：
将原料在0.1Pa环境下和氮气保护氛围下进行淬火，淬火温度为1020℃，然后油冷；将油冷完成的铸件在610℃下进行回火，然后保温2h，然后空冷；将冷却完成后的铸件进行二次回火，回火温度为610℃，保温时间为2h，然后空冷得到模具钢A，在同样环境下分别进行3次试验，分别得到A1、A2、A3。
实施例2：
将原料在0.1Pa环境下和氮气保护氛围下进行淬火，淬火温度为1040℃，然后油冷；将油冷完成的铸件在630℃下进行回火，然后保温3h，然后空冷；将冷却完成后的铸件进行二次回火，回火温度为620℃，保温时间为2h，然后空冷得到模具钢B，在同样环境下分别进行3次试验，分别得到B1、B2、B3。
实施例3：
将原料在0.1Pa环境下和氮气保护氛围下进行淬火，淬火温度为1020℃，然后油冷；将油冷完成的铸件在590℃下进行回火，然后保温2h，然后空冷；将冷却完成后的铸件进行二次回火，回火温度为600℃，保温时间为1h，然后空冷得到模具钢C，在同样环境下分别进行3次试验，分别得到C1、C2、C3。
对本发明实施例1制备的模具钢进行检验：
表1为本发明实施例1制备的模具钢的化学成分检验结果；
表1：
元素 C Si Mn Cr Mo V S P
实测A1 0.375 0.37 0.365 4.96 2.825 0.47 0.003 0.016
实测A2 0.372 0.36 0.362 4.98 2.830 0.52 0.003 0.017
实测A3 0.370 0.35 0.358 4.82 2.840 0.53 0.002 0.016
表2为本发明实施例1制备的模具钢的非金属夹杂物检验结果；
表2：
Figure BDA0002377375280000031
Figure BDA0002377375280000041
其中A类别为硫化物类长条形夹杂物，B类为氧化铝类碎块串状夹杂物，C类为硅酸盐类夹杂物，D类为球状弥散分布的氧化物类夹杂物。数字0.5、1.0、1.5为各类夹杂物评级。
表3为本发明实施例1制备的模具钢的抗冲击性能检验结果；
表3：
Figure BDA0002377375280000042
在抗冲击性能检验中，采用7mm*10mm*55mm的无缺口式样。钢材横截面为矩形或正方形时，式样沿短边从截面中心部位切取；钢材横截面为圆形时，式样沿横向从截面的中心部位切取；试样在保护介质经≥1010℃，保温30分钟油淬，至少大于等于600℃二次回火，保证硬度为43-47HRC，热处理后式样的最终尺寸及其加工要求。
对本发明实施例2制备的模具钢进行检验：
表4为本发明实施例2制备的模具钢的化学成分检验结果；
表4：
元素 C Si Mn Cr Mo V S P
实测B1 0.371 0.39 0.372 4.93 2.824 0.49 0.283 0.023
实测B2 0.378 0.34 0.420 4.89 2.833 0.51 0.262 0.019
实测B3 0.352 0.04 0.218 4.78 2.741 0.42 0.102 0.017
表5为本发明实施例2制备的模具钢的非金属夹杂物检验结果；
表5：
Figure BDA0002377375280000043
Figure BDA0002377375280000051
其中A类别为硫化物类长条形夹杂物，B类为氧化铝类碎块串状夹杂物，C类为硅酸盐类夹杂物，D类为球状弥散分布的氧化物类夹杂物。数字0.5、1.0、1.5为各类夹杂物评级。
表6为本发明实施例2制备的模具钢的抗冲击性能检验结果；
表6：
Figure BDA0002377375280000052
在抗冲击性能检验中，采用7mm*10mm*55mm的无缺口式样。钢材横截面为矩形或正方形时，式样沿短边从截面中心部位切取；钢材横截面为圆形时，式样沿横向从截面的中心部位切取；试样在保护介质经≥1010℃，保温30分钟油淬，至少大于等于600℃二次回火，保证硬度为43-47HRC，热处理后式样的最终尺寸及其加工要求。
对本发明实施例3制备的模具钢进行检验：
表7为本发明实施例3制备的模具钢的化学成分检验结果；
表7：
元素 C Si Mn Cr Mo V S P
实测C1 0.385 0.33 0.378 4.84 2.932 0.49 0.014 0.016
实测C2 0.397 0.48 0.497 5.48 3.172 0.58 0.479 0.024
实测C3 0.380 0.32 0.390 4.89 2.930 0.51 0.213 0.018
表8为本发明实施例3制备的模具钢的非金属夹杂物检验结果；
表8：
Figure BDA0002377375280000053
Figure BDA0002377375280000061
其中A类别为硫化物类长条形夹杂物，B类为氧化铝类碎块串状夹杂物，C类为硅酸盐类夹杂物，D类为球状弥散分布的氧化物类夹杂物。数字0.5、1.0、1.5为各类夹杂物评级。
表9为本发明实施例3制备的模具钢的抗冲击性能检验结果；
表9：
Figure BDA0002377375280000062
在抗冲击性能检验中，采用7mm*10mm*55mm的无缺口式样。钢材横截面为矩形或正方形时，式样沿短边从截面中心部位切取；钢材横截面为圆形时，式样沿横向从截面的中心部位切取；试样在保护介质经≥1010℃，保温30分钟油淬，至少大于等于600℃二次回火，保证硬度为43-47HRC，热处理后式样的最终尺寸及其加工要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种模具钢，其特征在于，所述模具钢的成分按质量百分比计包括：C：0.35-0.4％；Si：0-0.5％；Mn：0.2-0.5％；Cr：4.7-5.5％；Mo：2.7-3.2％；V：0.4-0.6％；S：0-0.5％；P：0-0.025％，余量为Fe及不可避免杂质元素；
所述模具钢还包括非金属夹杂物；
所述模具钢中的非金属夹杂物，A类粗系要求小于等于0.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，A类细系要求小于等于1.0；
所述模具钢中的非金属夹杂物，B类粗系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，B类细系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，C类粗系要求小于等于0.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，C类细系要求小于等于1.0；
所述模具钢中的非金属夹杂物，D类粗系要求小于等于1.5；
所述模具钢中的非金属夹杂物，D类细系要求小于等于1.5。
2.根据权利要求1所述一种模具钢，其特征在于，所述模具钢的成分按质量百分比计包括：C：0.375％；Si：0.37％；Mn：0.365％；Cr：4.96％；Mo：2.825％；V：0.47％；S：0.003％；P：0.016％；余量为Fe及不可避免杂质元素。
3.根据权利要求1所述一种模具钢，其特征在于，所述杂质元素包括Ni。
4.根据权利要求1、2和3所述任一一种模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料在真空环境和保护气氛下进行淬火，然后将淬火得到的铸件进行冷却，得到钢锭；
(2)将钢锭进行回火，保温，然后冷却；
(3)将上述步骤得到的钢锭进行二次回火，冷却，得到模具钢。
5.根据权利要求4所述的一种模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中保护真空气压为0.1Pa，保护气氛为氮气，淬火温度为1020-1040℃，冷却介质为油。
6.根据权利要求4所述一种模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中回火温度为590-630℃，保温时间为2-3h，冷却介质为空气。
7.根据权利要求4所述一种模具钢的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中回火温度为600-620℃，保温时间为1-2h，冷却介质为空气。
CN202010071342.8A 2020-01-21 2020-01-21 一种模具钢及其制备方法 Pending CN111057955A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010071342.8A CN111057955A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种模具钢及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010071342.8A CN111057955A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种模具钢及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111057955A true CN111057955A (zh) 2020-04-24

Family

ID=70307072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010071342.8A Pending CN111057955A (zh) 2020-01-21 2020-01-21 一种模具钢及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111057955A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101302599A (zh) * 2008-07-01 2008-11-12 上海大学 铌微合金化高强度热作模具钢及其制备方法
CN102912236A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 北京科技大学 一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺
CN104278200A (zh) * 2014-09-17 2015-01-14 北京科技大学 一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法
CN108265232A (zh) * 2018-01-21 2018-07-10 浙江嵊州元丰模具有限公司 一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤
JP2019085633A (ja) * 2017-11-10 2019-06-06 山陽特殊製鋼株式会社 熱伝導率に優れる熱間工具鋼
CN110669982A (zh) * 2019-10-08 2020-01-10 鞍钢股份有限公司 一种具有高纯净性微合金化模具钢及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101302599A (zh) * 2008-07-01 2008-11-12 上海大学 铌微合金化高强度热作模具钢及其制备方法
CN102912236A (zh) * 2012-11-13 2013-02-06 北京科技大学 一种高性能耐磨热作模具钢及其制备工艺
CN104278200A (zh) * 2014-09-17 2015-01-14 北京科技大学 一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法
JP2019085633A (ja) * 2017-11-10 2019-06-06 山陽特殊製鋼株式会社 熱伝導率に優れる熱間工具鋼
CN108265232A (zh) * 2018-01-21 2018-07-10 浙江嵊州元丰模具有限公司 一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤
CN110669982A (zh) * 2019-10-08 2020-01-10 鞍钢股份有限公司 一种具有高纯净性微合金化模具钢及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100359036C (zh) 机械设备提升系统承载零件用铸钢的制造方法
CN108517461B (zh) 一种高性能马氏体不锈钢法兰及其制造方法
CN109402514A (zh) 一种专用热冲压模具钢hs7及其制备方法
EP2832893B1 (en) Bearing steel material having superior rolling fatigue characteristics and a method for producing same
CN109295393B (zh) 高韧性高抛光高耐腐蚀性的塑料模具钢及其制备方法
CN113403531B (zh) 高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺
CN113512687B (zh) 一种复合稀土增强粉末冶金高速钢的制备方法
CN105950962B (zh) 一种兼有耐高温和高韧性的热作模具钢及其制法
JP7479787B2 (ja) 熱伝導率に優れる熱間工具鋼
CN112251664A (zh) 一种超细晶粒合金钢锻件及其制造方法
JPH01268846A (ja) 熱間プレス工具用鋼
CN107794348A (zh) 一种提高Cr12MoV钢综合性能的热处理工艺
CN109468537A (zh) 一种新型高级热冲压模具钢hs8及其制备方法
CN101717892A (zh) 一种热作模具钢及其回火工艺
CN111057955A (zh) 一种模具钢及其制备方法
CN113355599A (zh) 高抛光预硬化塑胶模具钢及其制造工艺
US2707680A (en) Alloy of iron, nickel, and molybdenum
CN111549296B (zh) 一种汽车紧固件用耐热钢及其生产方法
CN111304545A (zh) 一种使用连铸坯生产的低温钢锻件及其制造方法
JP2001214238A (ja) 耐ヒートクラック性、耐摩耗性に優れる粉末熱間工具鋼および熱間金型
CN115505850B (zh) 一种合金材料、冲孔模及加工处理工艺
KR102380415B1 (ko) 전자기성이 향상된 흑연 쾌삭강 환봉바
CN110684922A (zh) 一种粉末冶金烧结硬化钢
WO2023137842A1 (zh) 一种具有高热扩散系数模具钢及其制备方法
CN110923584B (zh) 一种长寿命压铸模具钢及其热处理工艺

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200424

RJ01 Rejection of invention patent application after publication