CN111621695A - 一种hc166高合金模具钢锻件及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内在质量都满class=WordSection2 style='layout‑grid:15.6pt 0pt;mso‑layout‑grid‑char‑alt:0'>足ASTM A388超声波探伤规范要求的HC166高合金模具钢锻件及制作方法，质量百分数：钢锭化学成分C:0.38～0.41、Si:0.15～0.35、Mn:0.20～0.45、Cr:4.70～5.0、Mo:1.20～1.50、V:0.40～0.70、P≤0.015、S≤0.005。优点：通过对HC166高合金模具钢钢锭的冶炼方式和优化加热、锻造、热处理工艺创新设计，并经多次试验，不仅开发了HC166高合金钢模具锻件，而且提高了HC166产品的合格率，降低了生产成本，拓宽了高合金模具钢产品领域市场，取得了意想不到的技术效果和经济效益。

Description

一种HC166高合金模具钢锻件及制作方法
技术领域
本发明涉及一种内在质量都满足ASTM A388超声波探伤规范要求的HC166高合金模具钢锻件及制作方法，属新材料制造领域。
背景技术
模具钢是制造模具的材料，其现状与发展反映了一个国家的工业水平。目前我国模具用钢广泛，除了工具钢(碳索工具钢、合金工具钢、高速工具钢)外，还有轴承钢、弹簧钢、调质钢、渗碳钢、不锈钢等，钢种达数十种之多．但常用的只有二十余种，而用量最多的Cr12、Cr12MoV、Cr-WM n、3Cr2W8V、5CrMnMo、5CrNiMo、45#、40Cr等八个钢号。但在冶炼、铸造、锻造、热处理等方面存在一系列问题，CrWMn钢碳化物网状敏感性大，模具常因脆裂而早期失效。3Cr2W8V钢热疲劳抗力差，模具常因发生龟裂而早期失效。5CrMnMo、5CrNiMo热硬性及热强性低,模具使用寿命较低。随着工业生产发展和少、无切削工艺的广泛应用．对模具钢性能提出更多更高的要求，大量的模具钢都需要进口采购，国内常用钢种已经不能完全满足需要，迫切需研制和应用新型模具钢。
国外优质高合金模具钢一般都采用电炉+真空脱气+电渣重熔的冶炼方式。其不足之处：电渣重熔成本高。
发明内容
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种HC166高合金模具钢锻件及制作方法。
设计方案：为了实现上述设计目的，本发明在材料设计及制作上：一是HC166高合金模具钢采取电炉+真空脱气锭。电炉锭较电渣锭纯净度差，易产生网状碳化物和其他夹杂物；二是对 HC166高合金模具钢通过化学成分优化，使元素的构成更有利于锻造过程和最终热处理获得良好的机械性能；三是HC166高合金模具钢通过设计合适的加热工艺和锻造工艺，改善锻件内部质量，防止大块状碳化物的析出，减少锻件加工余量；四是HC166高合金模具钢通过设计合适的热处理工艺，使锻件晶粒度和金相组织满足技术要求。
1. 化学成分要求（质量分数，%）：C:0.38～0.41、Si:0.15～0.35、Mn:0.20～0.45、Cr:4.70～5.0、Mo:1.20～1.50、V:0.4～0.70、P≤0.015、S≤0.005。
2. 机械性能要求：抗拉强度Rm （MPa）500～650，屈服强度ReH （MPa）≥260，伸长率A（%）≥19，断面收缩率Z（%）≥50。
3. 显微组织：符合图谱北美压铸模金相标准NADCA 207-2003。
本发明的关键技术难点在于：1. 高合金模具钢对碳化物敏感性很高，本次HC166高合金模具钢采用电炉+真空脱气的冶炼方式。需要合理控制碳化物的分布，当碳化物呈粗大不均匀分布则是脆性相，当碳化物呈细小、均匀的圆形弥散分布于钢基体则是强化相。
2. HC166高合金模具钢通过提高加热温度和多次高温扩散溶解碳化物，改善碳化物的分布。
3. HC166高合金模具钢设计合理的锻造工艺，防止出现表面裂纹，打碎粗大组织晶粒和不稳定的共晶碳化物，达到改善心部显微组织的目的；另外通过控制终锻温度，防止粗大或网状碳化物析出，使内外碳化物均匀一致。
4. 采用合理的锻造工装，提高锻件成材率，控制锻件余量≤5mm。
5. HC166高合金模具钢通过设计合适的超细化热处理工艺和球化退火热处理工艺，使锻件碳化物呈细小、均匀的圆形弥散分布，晶粒度、金相组织和力学性能满足技术要求。
本发明的创新点在：1. 加热工艺优化：
常规的加热工艺会导致钢锭升温不均匀而产生应力裂纹。应严格控制装炉温度,分别在450℃和850℃进行等温，减小钢锭内外温差，延长始锻温度的保温时间，使钢锭温度充分得到均匀奥氏体化。
2.锻造工艺优化：锻造过程分为三火次进行。第一火次加热至1250℃，保温8小时后出炉，其墩粗锻造比≥2.0；第二火次进行高温扩散，1250℃保温10～12小时后出炉进行第二次墩抜，换砧子开始横向拔长，再返炉加热；第三火次加热工艺执行1200℃*6小时+1250℃*6小时，使用上、下弧砧精锻成形，完成后进行锻后分段式水冷，细化晶粒，提高机械性能。
3. 热处理工艺设计：为了使HC166高合金模具钢锻件碳化物呈细小、均匀的圆形弥散分布，晶粒度、金相组织和力学满足技术要求，锻后热处理采用超细化热处理工艺和球化退火热处理工艺。超细化处理要求炉温≤350℃装炉，1050℃保温20～30小时，冷却采用水-空-水进行分段水冷；球化退火处理要求炉温≤350℃装炉，500℃保温3小时，720℃保温3小时，830℃保温30小时，以≤20℃/h速度降至740℃，保温30小时，随炉冷至500℃以下出炉校直。
本发明与背景技术相比，通过对HC166高合金模具钢钢锭的冶炼方式和优化加热、锻造、热处理工艺创新设计，并经多次试验，不仅开发了HC166高合金钢模具锻件，而且提高了HC166产品的合格率，降低了生产成本，拓宽了高合金模具钢产品领域市场，取得了意想不到的技术效果和经济效益。
附图说明
图1是加热工艺曲线图。
图2是钢锭第一火后的示意图之一。
图3是钢锭第一火后的示意图之二。
图4是钢锭第一火后的示意图之三。
图5是钢锭第二火后的示意图。
图6是钢锭第三火后的示意图。
图7 是超细化热处理工艺曲线图。
图8是球化退火热处理工艺曲线图。
图9是500X （炉号186-68001）示意图。
图10是500X （炉号186-68002）示意图。
图11是表一。
图12是表二。
具体实施方式
本发明HC166高合金模具钢采用电炉+真空脱氧冶炼方式。材料规格为5T方钢锭。分别选取两组化学成分值，对应炉号(编号)2组为186-68001和186-68002。
1. 化学成分如图11表一所示。
2. 钢锭入炉加热前应锯水口。加热工艺采用分段式等温缓慢加热，严格控制装炉温度、加热速度和保温时间，具体工艺如图1所示：
3. 钢锭开始锻造温度为1250℃，终锻温度为850℃。锻造分为以下三火次进行，锻造完成后进行水-空-水淬火冷却。
第一火次加热至1250℃，保温8小时后出炉锻造，其墩粗锻造比≥2.0，墩粗漏盘φ450mm，钢锭拔长至700八角约1000mm长，然后返炉加热；
第二火，钢锭第二次墩粗（φ450漏盘），换砧子开始横向拔长；拔长至约1600 mm长，返炉加热；
第三火，坯料拔长至350方，倒八方；使用φ220～280弧砧精整成形。
4. 热处理工艺：采用超细化热处理工艺和球化退火热处理工艺。热处理工艺曲线如图7超细化热处理和图8球化退火热处理。
5. 机械性能检验数据如图12表二所示：表二机械性能检验数据表。
6. 显微组织：见图9（炉号186-68001）和图10（炉号186-68002）。
7. 经探伤，HC166高合金锻件的内在质量都满足ASTM A388超声波探伤规范要求。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种HC166高合金模具钢锻件，其特征是质量百分数：钢锭化学成分C:0.38～0.41、Si:0.15～0.35、Mn:0.2～0.45、Cr:4.7～5.0、Mo:1.2～1.5、V:0.4～0.7、P≤0.015、S≤0.005。
2.一种HC166高合金模具钢锻件的制作方法，其特征是：
加热工艺优化：钢锭在450℃和850℃进行等温，减小钢锭内外温差，延长始锻温度的保温时间，使钢锭温度充分得到均匀奥氏体化；
锻造工艺优化：锻造过程分为三火次进行，第一火次加热至1250℃，保温8小时后出炉，其墩粗锻造比≥2.0；第二火次进行高温扩散，1250℃保温10～12小时后出炉进行第二次墩抜，换砧子开始横向拔长，再返炉加热；第三火次加热工艺执行1200℃*6小时+1250℃*6小时，使用上、下弧砧精锻成形，完成后进行锻后分段式水冷；
热处理工艺：为了使HC166高合金模具钢锻件碳化物呈细小、均匀的圆形弥散分布，晶粒度、金相组织和力学满足技术要求，锻后热处理采用超细化热处理工艺和球化退火热处理工艺，超细化处理要求炉温≤350℃装炉，1050℃保温20～30小时，冷却采用水-空-水进行分段水冷；球化退火处理要求炉温≤350℃装炉，500℃保温3小时，720℃保温3小时，830℃保温30小时，再以≤20℃/h速度降至740℃，保温30小时，随炉冷至500℃以下出炉校直。
3.根据权利要求2所述的HC166高合金模具钢锻件的制作方法，其特征是：抗拉强度Rm（MPa）500～650，屈服强度ReH （MPa）≥260，伸长率A（%）≥19，断面收缩率Z（%）50。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112795843A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 武钢集团襄阳重型装备材料有限公司 一种热作模具钢及其制备方法
CN112893510A (zh) * 2021-03-05 2021-06-04 无锡继平锻造有限公司 一种船用防腐拉杆双相不锈钢锻件的锻造及热处理工艺
CN115319014A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 成都成德重型锻造有限公司 一种核岛用棘齿盘的锻造质量控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0762494A (ja) * 1993-08-30 1995-03-07 Daido Steel Co Ltd 低サイクル疲労特性に優れた熱間工具鋼
JP2013087322A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Sanyo Special Steel Co Ltd 熱間金型用鋼
CN105886933A (zh) * 2016-05-12 2016-08-24 天津钢研海德科技有限公司 一种高抗回火软化性和高韧性的热作模具钢及其制造方法
CN107488813A (zh) * 2017-08-10 2017-12-19 唐山志威科技有限公司 高韧性、高等向性zw868热作模具钢的制备方法
CN107686878A (zh) * 2017-03-30 2018-02-13 山西同航特钢有限公司 一种热作模具钢锻件的制造工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0762494A (ja) * 1993-08-30 1995-03-07 Daido Steel Co Ltd 低サイクル疲労特性に優れた熱間工具鋼
JP2013087322A (ja) * 2011-10-18 2013-05-13 Sanyo Special Steel Co Ltd 熱間金型用鋼
CN105886933A (zh) * 2016-05-12 2016-08-24 天津钢研海德科技有限公司 一种高抗回火软化性和高韧性的热作模具钢及其制造方法
CN107686878A (zh) * 2017-03-30 2018-02-13 山西同航特钢有限公司 一种热作模具钢锻件的制造工艺
CN107488813A (zh) * 2017-08-10 2017-12-19 唐山志威科技有限公司 高韧性、高等向性zw868热作模具钢的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
康大韬等: "《大型锻件材料及热处理》", 30 April 1998, 龙门书局 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112795843A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 武钢集团襄阳重型装备材料有限公司 一种热作模具钢及其制备方法
CN112893510A (zh) * 2021-03-05 2021-06-04 无锡继平锻造有限公司 一种船用防腐拉杆双相不锈钢锻件的锻造及热处理工艺
CN115319014A (zh) * 2022-08-10 2022-11-11 成都成德重型锻造有限公司 一种核岛用棘齿盘的锻造质量控制方法
CN115319014B (zh) * 2022-08-10 2024-04-02 成都成德重型锻造有限公司 一种核岛用棘齿盘的锻造质量控制方法

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