CN112226593A - 一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺 - Google Patents

一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺,该预备生产工艺依次包括有均质化处理工艺和预备热处理工艺；均质化处理工艺为采用高温扩散+锻造的方法对H13钢真空锭或电渣锭的钢锭进行均质化处理；预备热处理工艺为采用高温固溶+等温球化退火的方法对均质化处理后的钢锭再进行预备热处理。该预备生产工艺能改善H13钢退火组织中的碳化物偏析，消除链状碳化物，提高后序球化退火组织中碳化物的球化率及分布均匀性。获得了韧性及等向性更高的热作模具钢组织。

Description

一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术，特别是涉及H13热作模具钢的生产工艺，具体地说是一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺。
背景技术
热作模具钢因其合金元素在凝固过程中会产生液析碳化物和带状偏析，这两项都对热作模具钢的韧性及各向同性产生很大的破坏，使得模具寿命很低，有的还会造成模具整体开裂，严重影响生产进度。目前锻造行业对于热作模具钢的韧性和各向同性都提出了更高的技术要求，尤其是大截面模锻模具方面，现有的模具的使用寿命更是不能满足市场的需要，因此只有生产出高韧性高等向性的热作模具钢，才可以满足自动化，智能化的发展需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供工艺先进、实施容易，并能消除铸锭组织缺陷的一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺,该预备生产工艺依次包括有均质化处理工艺和预备热处理工艺；均质化处理工艺为采用高温扩散+锻造的方法对H13 钢真空锭或电渣锭的钢锭进行均质化处理；所述的预备热处理工艺为采用高温固溶+等温球化退火的方法对均质化处理后的钢锭再进行预备热处理。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的均质化处理包括第一次均质化处理和第二次均质化处理；第一次均质化处理包括以下步骤：
步骤一：将φ500x1200的钢锭加热至1260±10℃，并保温6小时；
步骤二：设钢锭的长度方向为z向，按墩粗比不小2采用电液锤将钢锭墩粗，然后将钢锭旋转90度即z向侧向，此时打击方向设为钢锭的Y向，然后按墩粗比不小2锻打，保证z向y向比例尺寸，进行拔长工艺；拔长方向设为钢锭x向；拔长后尺寸长度1020；形成长度: 宽度:厚度尺寸比为1020:400:550的坯料，然后将坯料x向倒棱；
第二次均质化处理包括以下步骤：
步骤三：将x向倒棱后的坯料再次加热至1260±10℃，并保温5小时；
步骤四：保温结束后再次采用电液锤将坯料墩粗x向，拔长y向，墩粗拔长后坯料的长度: 宽度:厚度尺寸比为500:1150:410；然后再将墩粗拔长后的坯料y向倒棱；完成钢锭的均质化处理。
上述的预备热处理包括以下步骤：
步骤五：将均质化处理好的坯料放入高温固溶炉中加热至心部 1 050℃，然后保温0.5h；
步骤六：保温结束后再以每分钟80-100℃的速度，将坯料强制冷却到心部温度至300摄氏度；
步骤七：将强制冷却后的坯料送至真空炉中，并在真空炉的保护气氛下加热至860℃，均热后，再保温0.5h；然后再以每小时10摄氏度的速度炉冷至740±10℃，保温4-6 h后，再随炉冷却到400-450℃；
步骤八：将随炉冷却后的坯料取出真空炉，并风冷到200摄氏度，然后再空冷至室温，使坯料最终获得韧性及等向性更高的热作模具钢组织。
上述的均质化处理中钢锭坯料的加热采用蓄热式天然气炉。
上述的均质化处理中的电液锤为6T电液锤。
与现有技术相比，本发明对H13 钢真空锭+电渣锭先采用高温扩散+锻造的方法进行两次均质化处理，然后再将均质化处理后的钢锭采用高温固溶+等温球化退火的方法对均质化处理后的钢锭再进行预备热处理。本发明通过改善H13 钢退火组织中的碳化物偏析，消除链状碳化物，提高后序球化退火组织中碳化物的球化率及分布均匀性。获得了韧性及等向性更高的热作模具钢组织。
附图说明
图1是本发明的工艺图。
具体实施方式
目前国内 H13 钢生产普遍都存在质量等向力学性能稳定性差等问题，因为H13钢真空锭和电渣锭的铸态组织中存在严重的枝晶偏析和液析碳化物，为消除铸锭的组织缺陷，获得碳化物分布均匀的组织，本发明提供了一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺,该预备生产工艺依次包括有均质化处理工艺和预备热处理工艺；均质化处理工艺为对H13钢铸锭即钢锭进行均质化处理，其工艺方法为高温扩散+锻造即加热+锻打。均质化处理能将H13钢粗大的晶粒通过多向锻造打碎再结晶时形成细小晶粒。由于锻造后钢锭缓慢冷却易在晶界析出二次碳化物影响模块性能，因此本发明还引入了超细化工艺，即对均质化处理后的钢锭再进行预备热处理工艺，预备热处理工艺为高温固溶+等温球化退火。本发明通过对钢锭进行一次高温固溶，使大部分碳化物溶入奥氏体，接着控制冷却速度，避免二次碳化物沿晶析出，随后经过等温球化退火可获得碳化物分布均匀的组织。以下本发明所涉及的钢锭的尺寸单位为毫米。
实施例中，本发明的均质化处理包括第一次均质化处理和第二次均质化处理；其中第一次均质化处理包括以下步骤：
步骤一：将φ500x1200的H13 钢钢锭采用蓄热式天然气炉加热至1260±10℃，并保温6小时；
步骤二：设钢锭的长度方向为z向，按墩粗比不小2采用6T电液锤将钢锭墩粗，然后将钢锭旋转90度即z向侧向，此时打击方向设为钢锭的Y向，然后按墩粗比不小2锻打，保证z向y向比例尺寸，进行拔长工艺；拔长方向设为钢锭x向；拔长后尺寸长度1020；形成长度: 宽度:厚度尺寸比为1020:400:550的坯料，然后将坯料x向倒棱；
第二次均质化处理包括以下步骤：
步骤三：将x向倒棱后的坯料再次送回蓄热式天然气炉中加热至1260±10℃，并保温5小时；
步骤四：保温结束后再次采用6T电液锤将坯料墩粗x向，拔长y向，墩粗拔长后坯料的长度: 宽度:厚度尺寸比为500:1150:410；然后再将墩粗拔长后的坯料y向倒棱；完成钢锭的均质化处理。
均质化处理后的钢锭依据GB1299-2014条款6.5低倍组织要求，目视标准评级图评级可以得知：均质化处理后铸锭的成分偏析得到根本改善，液析碳化物边缘发生溶解，铸锭的成分和组织的不均匀性显著改善。
上述的预备热处理包括以下步骤：
步骤五：将均质化处理好的坯料放入高温固溶炉中加热至心部 1 050℃，然后保温0.5h；
步骤六：保温结束后再以每分钟80-100℃的速度，将坯料强制冷却到心部温度至300摄氏度；
步骤七：将强制冷却后的坯料送至真空炉中，并在真空炉的保护气氛下加热至860℃，均热后，再保温0.5h；然后再以每小时10摄氏度的速度炉冷至740±10℃，保温4-6 h后，再随炉冷却到400-450℃；
步骤八：将随炉冷却后的坯料取出真空炉，并风冷到200摄氏度，然后再空冷至室温，使坯料最终获得韧性及等向性更高的热作模具钢组织。
该预备生产工艺能改善H13钢退火组织中的碳化物偏析，消除链状碳化物，提高后序球化退火组织中碳化物的球化率及分布均匀性。获得了韧性及等向性更高的热作模具钢组织。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (5)

1.一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺,其特征是：该预备生产工艺依次包括有均质化处理工艺和预备热处理工艺；所述的均质化处理工艺为采用高温扩散+锻造的方法对H13 钢真空锭或电渣锭的钢锭进行均质化处理；所述的预备热处理工艺为采用高温固溶+等温球化退火的方法对均质化处理后的钢锭再进行预备热处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺，其特征是：所述的均质化处理包括第一次均质化处理和第二次均质化处理；所述的第一次均质化处理包括以下步骤：
步骤一：将φ500x1200的钢锭加热至1260±10℃，并保温6小时；
步骤二：设钢锭的长度方向为z向，按墩粗比不小2采用电液锤将钢锭墩粗，然后将钢锭旋转90度即z向侧向，此时打击方向设为钢锭的Y向，然后按墩粗比不小2锻打，保证z向y向比例尺寸，进行拔长工艺；拔长方向设为钢锭x向；拔长后尺寸长度1020；形成长度: 宽度:厚度尺寸比为1020:400:550的坯料，然后将坯料x向倒棱；
所述的第二次均质化处理包括以下步骤：
步骤三：将x向倒棱后的坯料再次加热至1260±10℃，并保温5小时；
步骤四：保温结束后再次采用电液锤将坯料墩粗x向，拔长y向，墩粗拔长后坯料的长度: 宽度:厚度尺寸比为500:1150:410；然后再将墩粗拔长后的坯料y向倒棱；完成钢锭的均质化处理。
3.根据权利要求2所述的一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺，其特征是：所述的预备热处理包括以下步骤：
步骤五：将均质化处理好的坯料放入高温固溶炉中加热至心部 1 050℃，然后保温0.5h；
步骤六：保温结束后再以每分钟80-100℃的速度，将坯料强制冷却到心部温度至300摄氏度；
步骤七：将强制冷却后的坯料送至真空炉中，并在真空炉的保护气氛下加热至860℃，均热后，再保温0.5h；然后再以每小时10摄氏度的速度炉冷至740±10℃，保温4-6 h后，再随炉冷却到400-450℃；
步骤八：将随炉冷却后的坯料取出真空炉，并风冷到200摄氏度，然后再空冷至室温，使坯料最终获得韧性及等向性更高的热作模具钢组织。
4.根据权利要求3所述的一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺，其特征是：所述的均质化处理中钢锭坯料的加热采用蓄热式天然气炉。
5.根据权利要求4所述的一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺，其特征是：所述的均质化处理中的电液锤为6T电液锤。
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CN115141911A (zh) * 2022-07-05 2022-10-04 中国科学院金属研究所 一种改善或消除合金偏析及粗大析出相的方法、一种合金

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樊明强: "热处理工艺对H13钢组织性能影响规律的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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