CN112322965A

CN112322965A - 一种耐蚀模具钢板及其生产方法

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Publication number: CN112322965A
Application number: CN202010969584.9A
Authority: CN
Inventors: 张亚丽; 李�杰; 龙杰; 庞辉勇; 吕建会; 王晓刚; 张伟军; 张西忠; 蒙耀华; 郭恒斌; 任鑫磊; 贺霄
Original assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuyang Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-02-05

Abstract

本发明一种耐蚀模具钢板及其生产方法，其化学成分及其重量百分比为：C：0.33%～0.45%，Si：0.40%～0.60%，Mn：0.40%～1.10%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：12.00%～18.00%，Mo：0.02%～1.00%，Ni：0.07%～0.55%，Al：0.015%～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。生产过程包括钢水精炼、模铸、加热、轧制、退火工序，退火工序，退火温度250℃～450℃,保温22～28小时，成品钢板内部质量良好，探伤合锻件标准，组织均匀，钢板硬度均匀，同板差小，易加工。

Description

一种耐蚀模具钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于耐蚀模具钢技术领域，尤其涉及一种耐蚀模具钢板及其生产方法。

背景技术

耐蚀模具钢具有高的淬透性和耐蚀能力，因有较高含量的碳和铬，硬度高、耐磨性好，耐蚀性好，且优良的综合力学性能和较高的抗回火稳定性，机械加工性能良好，具有良好有较强的耐硝酸及有机酸的腐蚀性，主要用作较高硬度及高耐磨性的热油泵、阀片、阀门轴承、医疗器械、弹簧等零件。目前国内其它厂家生产采用钢锭或电渣重熔+锻造的生产方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耐蚀模具钢板及其生产方法，采用普通钢锭+轧制的生产方式，节约生产成本，缩短生产周期。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种耐蚀模具钢板，其化学成分及其重量百分比为：C：0.33%～0.45%，Si：0.40%～0.60%，Mn：0.40%～1.10%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：12.00%～18.00%，Mo：0.02%～1.00%，Ni：0.07%～0.55%，Al：0.015%～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

相对于常规耐蚀模具钢，本发明的耐蚀模具钢板，采用铬提高强度、硬度、耐磨性和耐蚀性；采用锰固溶强化；加入少量的Si、Mo、V、Al、Ni复合强化，增加钢板强度和硬度，其中加入少量的Al、Ni细化晶粒，利用其强化作用，增加钢板强度。各组分及含量在本发明中的作用是：

C：钢中含碳量决定钢的基体硬度，对工模具钢而言，钢中的碳一部分进入钢的基体中引起固溶强化。另外一部分碳将和合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。对耐蚀模具钢,这种合金碳化物除少量残留的以外，还要求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的组织来决定耐蚀模具钢的性能。由此可见，钢中的含C量不能太低。因此本发明钢板，将碳含量控制范围设定为0.33%～0.45%。

Cr：铬能提高碳素钢轧制状态的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性。含量超过12%时，使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性腐蚀的作用，还增加钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的主要合金元素。本发明钢板，将铬含量控制范围设定为12.00%～18.00%。

Mo：钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，在模具钢中，钼还能保持钢比较稳定的硬度，增加对变形开裂和磨损等的抗力。含1%左右的钼能够改善钢的耐磨性、回火硬度和红硬性。

Si：硅在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，同时Si也能起到固溶强化作用，但硅过量时，会造成钢的韧性下降，导致焊缝熔合区脆性，故设定硅含量为Si：0.40%～0.60%。

Mn：锰成本低廉，能增加钢的韧性、强度和硬度，提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能；锰量过高，容易在大钢锭中心产生偏析，且使钢的共析点碳含量降低，从而增加组织中珠光体的含量，对韧性不利，故设定控制范围为0.40%～1.10%。

P、S：在一般情况下，磷和硫都是钢中有害元素，增加钢的脆性。磷使焊接性能降低，降低塑性，使冷弯性能变差；硫降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。因此，应尽量减少磷和硫在钢中的含量，将P含量设计为P≤0.025%，将S含量设计为S≤0.005%。

Ni:镍在钢中强化铁素体并细化珠光体，总的效果是提高强度，镍加入钢中不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力，镍是不锈耐酸钢中的重要元素之一。故设定控制Ni范围为0.07%～0.55%。

Al：铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。故设定控制范围为0.015%～0.045%。

一种耐蚀模具钢板的生产方法，包括钢水精炼、模铸、加热、轧制、退火工序，其特征在于，所述退火工序，退火温度250℃～450℃,保温22～28小时。

退火工艺保证钢板的组织均匀的进行马氏体转变、确保钢板的耐蚀性，同时，确保钢板良好的硬度均匀性，提高了钢板的加工性能。

优选的，所述钢水精炼工序，钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1650～1680℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入CaSi块≥100kg/炉或直径为1cm的Fe-Ca线90－110m/炉。

优选的，VD炉真空脱气处理的真空度≤65Pa，真空保持时间≥20min。

优选的，所述模铸工序，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固12－16小时后脱模。

优选的，浇注温度为1520℃～1550℃。

优选的，所述加热工序，最高加热温度为1300℃，均热温度为1200～1280℃，总加热时间为20～40h，均热时间≥8h。

优选的，所述轧制工序，开轧温度1050℃～1150℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度≥900℃，总压下率≥60%，轧后钢板带温及时缓冷。

轧制工艺参数的设定保证生产出来的钢板内部质量良好，探伤合锻件标准，组织均匀，钢板硬度均匀，同板差小，易加工。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明生产的钢水P、S含量低，钢质纯净；采用轧制工艺，充分发挥了合金元素在钢种的强化作用。生产出来的钢板内部质量良好，探伤合锻件标准，组织均匀，钢板硬度均匀，同板差小，易加工。生产的最大宽度1500mm～2300mm,厚度25 mm～210mm，宽度和厚度覆盖范围广，由于钢板更大的宽度和厚度，从而钢板有更广泛的用途，也提高了单块钢板的利用率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。

实施例1

本发明一种耐蚀模具钢板，其化学成分及其重量百分比见表1，产品厚度规格见表2，其生产方法如下：

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1680℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入CaSi块100kg/炉，VD炉真空脱气处理的真空度65Pa，真空保持时间20min。

模铸工序：浇注温度为1520℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固12小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1280℃，总加热时间为30h，均热时间12h。

轧制工序：开轧温度1110℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度910℃，总压下率70%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度450℃,保温22小时。

实施例2

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入CaSi块104kg/炉，VD炉真空脱气处理的真空度63Pa，真空保持时间22min。

模铸工序：浇注温度为1526℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固12.5小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1270℃，总加热时间为39h，均热时间11.7h。

轧制工序：开轧温度1100℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度900℃，总压下率65%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度300℃,保温23小时。

实施例3

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1660℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入CaSi块108kg/炉，VD炉真空脱气处理的真空度61Pa，真空保持时间23min。

模铸工序：浇注温度为1531℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固13.1小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1250℃，总加热时间为35h，均热时间11h。

轧制工序：开轧温度1080℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度920℃，总压下率60%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度350℃,保温24小时。

实施例4

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1670℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入直径为1cm的Fe-Ca线90m/炉，VD炉真空脱气处理的真空度57Pa，真空保持时间25min。

模铸工序：浇注温度为1535℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固14.7小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1240℃，总加热时间为40h，均热时间10h。

轧制工序：开轧温度1120℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度930℃，总压下率65%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度250℃,保温25小时。

实施例5

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1654℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入直径为1cm的Fe-Ca线101m/炉，VD炉真空脱气处理的真空度53Pa，真空保持时间27min。

模铸工序：浇注温度为1543℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固15.2小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1200℃，总加热时间为20h，均热时间8h。

轧制工序：开轧温度1050℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度904℃，总压下率62%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度400℃,保温26小时。

实施例6

钢水精炼工序：钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1675℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入直径为1cm的Fe-Ca线110m/炉，VD炉真空脱气处理的真空度49Pa，真空保持时间29min。

模铸工序：浇注温度为1550℃，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固16小时后脱模。

加热工序：最高加热温度为1300℃，均热温度为1231℃，总加热时间为31h，均热时间9h。

轧制工序：开轧温度1150℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度926℃，总压下率68%，轧后钢板带温及时缓冷。

退火工序：退火温度274℃,保温28小时。

表1

对实施例1－6成品钢板表面分别取5个点进行硬度检测，检测结果见表2，将实施例1－6成品钢板按照超声波检测标准SEP1921进行探伤检测，检测结果见表2。

表2

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种耐蚀模具钢板，其化学成分及其重量百分比为：C：0.33%～0.45%，Si：0.40%～0.60%，Mn：0.40%～1.10%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：12.00%～18.00%，Mo：0.02%～1.00%，Ni：0.07%～0.55%，Al：0.015%～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，包括钢水精炼、模铸、加热、轧制、退火工序，其特征在于，所述退火工序，退火温度250℃～450℃,保温22～28小时。

3.根据权利要求2所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，所述钢水精炼工序，钢水经LF炉精炼，当钢水温度达到1650～1680℃时转入VD炉真空脱气处理，VD炉处理前加入CaSi块≥100kg/炉或直径为1cm的Fe-Ca线90－110m/炉。

4.根据权利要求3所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，VD炉真空脱气处理的真空度≤65Pa，真空保持时间≥20min。

5.根据权利要求2所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，所述模铸工序，将钢液浇铸至钢锭模内，凝固12－16小时后脱模。

6.根据权利要求5所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，浇注温度为1520℃～1550℃。

7.根据权利要求2所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，最高加热温度为1300℃，均热温度为1200～1280℃，总加热时间为20～40h，均热时间≥8h。

8.根据权利要求2所述的一种耐蚀模具钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，开轧温度1050℃～1150℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度≥900℃，总压下率≥60%，轧后钢板带温及时缓冷。