CN115354206B - 一种热锻模具钢的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热锻模具钢的制备方法，包括依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤；所述电弧炉熔炼的过程中，C的含量为0.3～0.5wt％，Mo的含量为2.9～3.3wt％，V的含量为0.50～0.80wt％；所述锻造的过程中，采用45MN压机快锻且开锻前砧子预热。本申请对熔炼和锻造过程中的参数进行了调整，最终使得制备的热锻模具钢的非金属夹杂物减少、低倍组织缺陷少，且冲击性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种热锻模具钢的制备方法。
背景技术
近20年来，我国模具工艺发展非常迅速，尤其是近几年，模具需求一直以每年15％的速度快速增长，国民经济高速发展对模具工艺提出了越来越高的要求。
高端热作模具钢具有较高的强度、回火稳定性、良好的韧性及抗热疲劳性等优点，是取代传统H13的优选材料。由于热作模具工作环境处在600℃以上的高温下，不可避免会发生蠕变软化(经过长时间使用后，模具材料自身的基体金属回复转变、碳化物聚集长大，与最初装机使用的状态相比硬度、强度下降，使用性能逐渐恶化)，因此与冷作模具和塑料模具相比，热作模具的寿命总是不尽如人意。
国内外对热作模具钢的合金优化与改良从未停止过，如国外对H13钢的改良与优化，形成了Dievar、DH21、TQ1等新型钢种，其改良方向多为降Cr、Si，增Mo；也有降C，增Si、Mn的合金化思路；添加微合金元素如Nb、稀土等来改善其性能。
大型化、高等向性以及长寿命是模具的发展趋势，为了满足这样的发展要求，一个方面需要改良传统工艺，采取高纯净度、高均匀性组织控制技术、高生产标准、精料供应等措施；另一方面需要加强新钢种开发，获得600℃以上的高温下更加稳定的基体和碳化物。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种热锻模具钢的制备方法，本申请制备的热锻模具钢的非金属夹杂物减少、低倍组织缺陷少，且冲击性能优异。
有鉴于此，本申请提供了一种热锻模具钢的制备方法，包括依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤；
所述电弧炉熔炼的过程中，C的含量为0.3～0.5wt％，Mo的含量为2.9～3.3wt％，V的含量为0.50～0.80wt％；浇注的温度为1500～1600℃；
所述锻造的过程中，采用45MN压机快锻且开锻前砧子预热。
优选的，所述预热的温度为200～350℃。
优选的，所述锻造的过程中，所述中间锻的压力大于所述始锻的压力，所述中间锻的压力大于所述终锻的压力。
优选的，所述锻造的过程中，终轧的温度≥950℃。
优选的，所述锻造采用多次镦拔方法进行锻造，拔长比≥6，镦粗比≥2。
优选的，所述热锻模具钢的成分包括：0.3～0.5wt％的C、0.2～0.5wt％的Si、0.3～0.5wt％的Mn，2.0～5.0wt％的Cr，1.5～4.5wt％的Mo、0.3～0.8wt％的V和余量的Fe。
优选的，所述热锻模具钢的成分包括：0.41wt％的C、0.31wt％的Si、0.42wt％的Mn，4.85wt％的Cr，3.1wt％的Mo、0.6wt％的V和余量的Fe。
本申请提供了一种热锻模具钢的制备方法，其包括依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤；进一步的，本申请对熔炼和锻造过程中的参数进行了调整，最终使得制备的热锻模具钢的非金属夹杂物减少、低倍组织缺陷少，且冲击性能优异。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中热锻模具钢的性能缺陷，本申请提供了一种热锻模具钢的制备方法，其通过制备过程中相关参数的调控，使制备的热锻模具钢的非金属夹杂物减少、低倍组织缺陷少，且冲击性能优异。具体的，本发明实施例公开了一种热锻模具钢的制备方法，包括依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤；
所述电弧炉熔炼的过程中，C的含量为0.3～0.5wt％，Mo的含量为2.9～3.3wt％，V的含量为0.50～0.80wt％；浇注的温度为1500～1600℃，更具体地，所述浇注的温度为1535～1550℃；
所述锻造的过程中，采用45MN压机快锻且开锻前砧子预热。
在热锻模具钢制备过程中，本申请采用了依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤的方式制备得到。
在上述制备过程中，在熔炼的过程中，合金元素中C含量的控制可以减少C的聚集，Mo含量的控制可以提高热锻钢的淬透性，V含量的控制可以细化组织和晶粒。浇注温度的降低可以减少偏析。所述电渣精炼得到的钢锭的气体含量氮≤90ppm、氢≤1.5ppm、氧≤20ppm，以提高钢锭的纯净度。
在锻造的过程中，锻造加工用45MN压机快锻，开锻前砧子必须预热，严禁使用冷砧子；始锻、终锻要轻压，中间进行重压；即所述中间锻的压力大于所述始锻的压力，所述中间锻的压力大于所述终锻的压力；锻压过程中注意各部分变形要均匀，要保持各部分的温度的均匀；锻制控制好粗轧和终轧温度，终轧的温度≥950℃，更具体地所述终轧的温度为980～1050℃；采用多次镦拔方法进行锻造，总锻比(拔长比)≥6，需进行镦粗时，镦粗比≥2。
本申请热锻模具钢的成分包括：0.3～0.5wt％的C、0.2～0.5wt％的Si、0.3～0.5wt％的Mn，2.0～5.0wt％的Cr，1.5～4.5wt％的Mo、0.3～0.8wt％的V和余量的Fe；在具体实施例中，所述热锻模具钢的成分包括：0.41wt％的C、0.31wt％的Si、0.42wt％的Mn，4.85wt％的Cr，3.1wt％的Mo、0.6wt％的V和余量的Fe。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的热锻模具钢的制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例
1)工艺流程
电弧炉+炉外精炼+真空脱气+电渣精炼+锻造+等温球化退火→探伤；
2)具体生产工艺：
冶炼及浇注：
①合金元素控制：C含量按0.3～0.5％控制，减少C含量的聚集；Mo含量按2.9～3.3％控制，提高此钢的淬透性；V含量控制在0.50～0.80％，细化组织及晶粒；
②浇注温度1535-1550℃℃，减少偏析；
③提高纯净度，钢锭中气体含量氮≤90ppm、氢≤1.5ppm、氧≤20ppm；
3)锻造：
锻造加工用45MN压机快锻，开锻前砧子必须预热(预热温度为270℃)，严禁使用冷砧子；始锻、终锻要轻压(压下量5-10mm)、中间进行重压(压下量30-50mm)，锻压过程中注意各部分变形要均匀，要保持各部分的温度的均匀；锻造控制好终轧温度(980℃)，采用多次镦拔方法进行锻造，总锻比(拔长比)≥6，需进行镦粗时，镦粗比≥2；
4)检验：
检验项目包括：化学成分、非金属夹杂物、低倍、硬度、晶粒度、冲击、显微组织。
2018年至今采用上述方法生产了三炉新型高端热锻模具钢，规格为棒检验结果合格，成功交付用户。成品材上取样检测结果如下：
化学成分化验结果见表1：
表1化学成分wt％
非金属夹杂物见表2：
表2 CT341非金属夹杂物
低倍组织见表3：
表3低倍组织
| 横酸浸 | 锭型偏析 | 中心疏松 |
| 无 | 0.5 | 0.5 |
晶粒度：9，9；
冲击：261，255，260(J)；
显微组织：GB2，GA2；
超声波探伤：规格棒圆钢探伤满足GB/T4162 A级要求。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种热锻模具钢的制备方法，包括依次进行的电弧炉熔炼、炉外精炼、真空脱气、电渣精炼、锻造、等温球化退火和探伤；
所述电弧炉熔炼的过程中，C的含量为0.3~0.5wt%，Mo的含量为2.9~3.3wt%，V的含量为0.50~0.80wt%；浇注的温度为1500~1600℃；
所述锻造的过程中，采用45MN压机快锻且开锻前砧子预热；
所述锻造的过程中，中间锻的压力大于始锻的压力，中间锻的压力大于终锻的压力。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预热的温度为200~350℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锻造的过程中，终轧的温度≥950℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锻造采用多次镦拔方法进行锻造，拔长比≥6，镦粗比≥2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热锻模具钢的成分包括：0.3~0.5wt%的C、0.2~0.5wt%的Si、0.3~0.5wt%的Mn，2.0~5.0wt%的Cr，1.5~4.5wt%的Mo、0.3~0.8wt%的V和余量的Fe。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述热锻模具钢的成分包括：0.41wt%的C、0.31wt%的Si、0.42wt%的Mn，4.85wt%的Cr，3.1wt%的Mo、0.6wt%的V和余量的Fe。
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| GR01 | Patent grant | ||
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