CN116623070A - 一种高屈强比模具钢cx13-8的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高屈强比模具钢CX13‑8的制备方法，它包括下述重量百分比的化学成分：C含量≤0.05%，Si含量≤0.18%，Mn含量≤0.10%，S含量≤0.008%，P含量≤0.018%，Cr含量12.25%‑13.25%，Ni含量7.50%‑8.50%，Mo含量2.00%‑2.60%，Al含量0.90%‑1.35%，余量为Fe；其制备时，采用感应真空脱气炉+氩气保护电渣方式冶炼，满足模具钢纯净度要求，终锻采用低温大变形量锻造细化晶粒，固溶+时效热处理后满足模具钢CX13‑8标准要求，高屈强比可实现模具材料的轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及合金钢制造技术领域，具体涉及一种高屈强比模具钢CX13-8的制备方法。
背景技术
模具钢CX13-8钢，是一种马氏体时效不锈钢，该钢主要化学成分(％)C≤0.05％，Cr12.25％-13.25％，Ni7.50％-8.50％，Mo2.00％-2.60％，Al 0.90％-1.35％。
CX13-8钢与PH13-8钢类似，PH13-8钢采用“VIM+VAR”双真空冶炼，突出的特点是高的强度外，尚有优良的断裂韧性，良好的横向力学性能和在海洋环景中的耐应力腐蚀性能，锻造、固溶+时效热处理处理，得到良好的综合性能，已广泛应用于宇航，核反应堆部件以及石油化工等领域，如冷顶镦和机加紧固件，飞机部件、核反应堆部件以及石油化工装备。而CX13-8钢应用在热流道模具钢领域，模具领域研发的方向之一是所有模具材料实现轻量化，模具钢CX13-8的高屈强比可实现模具材料的轻量化。
CX13-8模具钢工艺性及创新工艺及其实施办法：CX13-8模具钢包括冶炼、锻造、热处理。冶炼方式采用“感应真空脱气炉+氩气保护电渣”的冶炼方式；锻造重点是1080℃以下应具有≥50％的变形量，低温锻造的目的是得到细化晶粒；热处理采用927℃±10℃固溶、545℃±10℃时效，时效保温时间≥24小时后，产品表面硬度HRC40-44，合格后，模具热流道工况下进行400℃检测抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和冲击功。
CX13-8模具钢热处理创新工艺的具体作法是：固溶和时效热处理，温度和保温时间参数，保证了最终热处理后所有的力学性能(400℃)达到了标准要求，满足了热流道材料使用寿命和成本的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，以获得高屈强比模具钢CX13-8，满足热流道苛刻工况下模芯、分流板的高温力学性能要求。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，所述高屈强比模具钢CX13-8包括下述重量百分比的化学成分：
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.25％-13.25％，Ni含量7.50％-8.50％，Mo含量2.00％-2.60％，Al含量0.90％-1.35％，余量为Fe；
所述高屈强比模具钢CX13-8的制备包括冶炼工序、锻造工艺和热处理工序；在“感应真空脱气炉+氩气保护电渣”冶炼完成、冷却、锯切完成后，将钢锭进行锻造处理，锻造的重点是最火一火采用低温大变形量锻造；锻造工序完成后进入最终性能热处理工序。
进一步的，进行锻造处理时，开始锻造温度为1170-1190℃，后序锻造时，锻造温度在1080℃以下，锻造变形量应具有≥50％的变形量。
进一步的，各化学成分的重量百分比分别为：
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.50％-13.00％，Ni含量7.80％-8.20％，Mo含量2.20％-2.40％，Al含量0.95％-1.30％，余量为Fe。
进一步的，各化学成分的重量百分比分别为：
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.80％，Ni含量8.00％，Mo含量2.30％，Al含量1.20％，余量为Fe。
进一步的，所述高屈强比模具钢CX13-8的制备具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、配料：纯Fe5280公斤、Ni板590公斤、金属Cr948公斤、金属Mo175公斤、Al锭120.5公斤、Al-CaO剂40公斤(Al占20％)、金属Ce6公斤、金属Ca线3公斤、Ni-Mg合金6公斤，Mg占30％；
S13、进入感应真空脱气炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；炉料除Al锭外一次装入，边熔化边用石灰造渣，严防钢液裸露；采用Al-CaO剂扩散脱氧剂，边熔化边加入Al-CaO剂，每炉总用量40公斤；1580℃全熔时，取样全分析；取样合格后，扒渣干净，加上炉盖插入金属Ca线1.5公斤，5分钟后加入Al锭120.5公斤；渣白，抽真空≤100Pa，保持时间≥20分钟；破空取样，插入金属Ca线1.5公斤和金属Ce6公斤，10分钟后出钢；出钢时随钢流加入Ni-Mg合金6公斤；出钢随钢流加入Ni-Mg合金6公斤、中注管喂稀土丝6公斤；出钢温度1600-1610℃，包中温度1570-1580℃；出钢前钢包充氩3分钟，出完钢冒口发热剂5公斤/吨、稻壳5公斤/吨、保护渣6公斤/支；模冷6小时后脱模空冷，锯切冒口，进入氩气保护电渣序；
S14、进氩气保护电渣序
电极切割冒口以后，用砂轮清理表面，除掉玻璃水及氧化层，再焊假电极；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的1Cr12Mo或0Cr13车屑或板边引弧；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的2Cr13作底垫；渣系：预熔渣90kg，萤石粉10kg，石灰10kg，镁砂3kg，混匀，经≥700℃，6h烘烤，渣中加铝粉300g；起弧前充氩5分钟；熔炼电流11500A－11000A，电压41-40V，熔速±8kg/分钟；补缩充填≥60分钟，功率递减控制，电极棒余尾留量≥80kg；结晶器内冷却150分钟，取出，罩冷≥72h；
S2、锻造
S21、第一序：3吨电渣锭锯切两端后，加热到530℃±10℃时，保温120分钟，然后加热至1170-1190℃，保温360分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H＝800mm，再拔长300mm×770mm，放置在1080-1060℃，保温60分钟；
S23、第三序：拔长120mm×720mm，空冷、锯切到具体要求的尺寸；
S3、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S4、热处理工序
热处理工序包括固溶+时效处理；
固溶：加热到927±10℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温6分钟，然后空冷至室温，装入时效炉中；
时效处理温度为545℃±10℃，保温时间≥24小时，然后出炉空冷至室温，得到高屈强比模具钢CX13-8；
S5、机械加工
按照加工尺寸进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S6、超声波探伤
高屈强比模具钢CX13-8板材，按ASTMA388标准中进行探伤；
S7、室温检测硬度至HRC40-44；400℃进行高温力学性能检测。
进一步的，所述步骤S11中，铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到730-780℃，并在温度为730-780℃至少保温6h。
进一步的，所述步骤S12中，纯Fe表面除锈、Ni板经550℃，保温时间≥10小时去氢退火。
进一步的，所述步骤S13中，稀土丝为镧铈稀土，其中镧元素含量≥50％。
进一步的，所述步骤S14中，萤石粉为CaF2≥98％，SiO2≤1％，石灰为精选石灰，烧透，砸成≤10mm的大小。
进一步的，所述步骤S4中，固溶处理温度为927℃，保温时间6分钟/毫米，然后空冷至室温；时效处理温度为545℃，保温时间≥24小时，然后空冷到室温，得到HRC40-44，400℃抗拉强度≥1000MPa，400℃屈服强度≥900MPa，400℃冲击值≥150J，400℃疲劳强度：≥500MPa、循环≥1000万次不能发生断裂，获得高屈强比、韧性和耐腐蚀性能的模具材料需要的最佳配合。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，冶炼方式采用“感应真空脱气炉+氩气保护电渣”的冶炼方式，而不是“VIM+VAR”双真空冶炼方式，模具钢领域，满足了热流道材料标准要求。
(2)本发明提供的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，终锻时，最后一火采用低温锻造≥50％的变形量，低温锻造的目的是得到细化晶粒。
(3)本发明提供的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，热处理采用927℃±10℃固溶、545℃±10℃时效，时效保温时间≥24小时后，产品表面硬度HRC40-44，合格后，模具热流道工况下进行400℃检测抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和冲击功。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是实施例1中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的检测结果，倍数是100倍；
图2是实施例2中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的检测结果，倍数是100倍；
图3是实施例3中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的检测结果，倍数是100倍；
图4是实施例4中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的检测结果，倍数是100倍；
图5是实施例5中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的检测结果，倍数是100倍；
图6是实施例6中得到的高屈强比模具钢CX13-8的固溶+时效处理晶粒度的结果，倍数是100倍。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一、制备实施例
实施例1：
1.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.80％，Ni含量8.10％，Mo含量2.40％，Al含量1.35％，余量为Fe。
1.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、配料：纯Fe5280公斤、Ni板590公斤、金属Cr948公斤、金属Mo175公斤、Al锭120.5公斤、Al-CaO剂40公斤(Al占20％)、金属Ce6公斤、金属Ca线3公斤、Ni-Mg合金6公斤，Mg占30％；
S13、进入感应真空脱气炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；炉料除Al锭外一次装入，边熔化边用石灰造渣，严防钢液裸露；采用Al-CaO剂扩散脱氧剂，边熔化边加入Al-CaO剂，每炉总用量40公斤；1580℃全熔时，取样全分析；取样合格后，扒渣干净，加上炉盖插入金属Ca线1.5公斤，5分钟后加入Al锭120.5公斤；渣白，抽真空≤100Pa，保持时间≥20分钟；破空取样，插入金属Ca线1.5公斤和金属Ce6公斤，10分钟后出钢；出钢时随钢流加入Ni-Mg合金6公斤；出钢随钢流加入Ni-Mg合金6公斤、中注管喂稀土丝6公斤；出钢温度1610℃，包中温度1580℃；出钢前钢包充氩3分钟，出完钢冒口发热剂5公斤/吨、稻壳5公斤/吨、保护渣6公斤/支；模冷6小时后脱模空冷，锯切冒口，进入氩气保护电渣序；
S14、进氩气保护电渣序
电极切割冒口以后，用砂轮清理表面，除掉玻璃水及氧化层，再焊假电极；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的1Cr12Mo或0Cr13车屑或板边引弧；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的2Cr13作底垫；渣系：预熔渣90kg，萤石粉10kg，石灰10kg，镁砂3kg，混匀，经≥700℃，6h烘烤，渣中加铝粉300g；起弧前充氩5分钟；熔炼电流11000A，电压40V，熔速±8kg/分钟；补缩充填≥60分钟，功率递减控制，电极棒余尾留量≥80kg；结晶器内冷却150分钟，取出，罩冷≥72h；
S2、锻造
S21、第一序：3吨电渣锭锯切两端后，加热到530℃时，保温120分钟，然后加热至1170-1190℃，保温360分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H＝800mm，再拔长300mm×770mm，放置在1080℃，保温60分钟；
S23、第三序：拔长120mm×720mm，空冷、锯切到具体要求的尺寸；
S3、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S4、热处理工序
热处理工序包括固溶+时效处理，固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图1所示；
固溶：加热到927℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温6分钟，然后空冷至室温，装入时效炉中；
时效处理温度为545℃，保温时间≥24小时，然后出炉空冷至室温，得到高屈强比模具钢CX13-8；
S5、机械加工
按照加工尺寸进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S6、超声波探伤
高屈强比模具钢CX13-8板材，按ASTMA388标准中进行探伤；
S7、室温检测硬度至HRC42；400℃进行高温力学性能检测。
实施例2：
2.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量13.25％，Ni含量8.20％，Mo含量2.40％，Al含量0.90％，余量为Fe。
2.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、配料：纯Fe5280公斤、Ni板590公斤、金属Cr948公斤、金属Mo175公斤、Al锭120.5公斤、Al-CaO剂40公斤(Al占20％)、金属Ce6公斤、金属Ca线3公斤、Ni-Mg合金6公斤，Mg占30％；
S13、进入感应真空脱气炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；炉料除Al锭外一次装入，边熔化边用石灰造渣，严防钢液裸露；采用Al-CaO剂扩散脱氧剂，边熔化边加入Al-CaO剂，每炉总用量40公斤；1580℃全熔时，取样全分析；取样合格后，扒渣干净，加上炉盖插入金属Ca线1.5公斤，5分钟后加入Al锭120.5公斤；渣白，抽真空≤100Pa，保持时间≥20分钟；破空取样，插入金属Ca线1.5公斤和金属Ce6公斤，10分钟后出钢；出钢时随钢流加入Ni-Mg合金6公斤；出钢随钢流加入Ni-Mg合金6公斤、中注管喂稀土丝6公斤；出钢温度1600-1610℃，包中温度1570-1580℃；出钢前钢包充氩3分钟，出完钢冒口发热剂5公斤/吨、稻壳5公斤/吨、保护渣6公斤/支；模冷6小时后脱模空冷，锯切冒口，进入氩气保护电渣序；
S14、进氩气保护电渣序
电极切割冒口以后，用砂轮清理表面，除掉玻璃水及氧化层，再焊假电极；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的1Cr12Mo或0Cr13车屑或板边引弧；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的2Cr13作底垫；渣系：预熔渣90kg，萤石粉10kg，石灰10kg，镁砂3kg，混匀，经≥700℃，6h烘烤，渣中加铝粉300g；起弧前充氩5分钟；熔炼电流11000A，电压40V，熔速±8kg/分钟；补缩充填≥60分钟，功率递减控制，电极棒余尾留量≥80kg；结晶器内冷却150分钟，取出，罩冷≥72h；
S2、锻造
S21、第一序：3吨电渣锭锯切两端后，加热到535℃时，保温120分钟，然后加热至1170-1190℃，保温360分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H＝800mm，再拔长300mm×770mm，放置在1060℃，保温60分钟；
S23、第三序：拔长120mm×720mm，空冷、锯切到具体要求的尺寸；
S3、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S4、热处理工序
热处理工序包括固溶+时效处理，固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图2所示；
固溶：加热到927℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温6分钟，然后空冷至室温，装入时效炉中；
时效处理温度为545℃，保温时间≥24小时，然后出炉空冷至室温，得到高屈强比模具钢CX13-8；
S5、机械加工
按照加工尺寸进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S6、超声波探伤
高屈强比模具钢CX13-8板材，按ASTMA388标准中进行探伤；
S7、室温检测硬度至HRC41.5；400℃进行高温力学性能检测。
实施例3：
3.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量13.05％，Ni含量8.05％，Mo含量2.40％，Al含量1.25％，余量为Fe。
3.2制备方法，具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、配料：纯Fe5280公斤、Ni板590公斤、金属Cr948公斤、金属Mo175公斤、Al锭120.5公斤、Al-CaO剂40公斤(Al占20％)、金属Ce6公斤、金属Ca线3公斤、Ni-Mg合金6公斤，Mg占30％；
S13、进入感应真空脱气炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；炉料除Al锭外一次装入，边熔化边用石灰造渣，严防钢液裸露；采用Al-CaO剂扩散脱氧剂，边熔化边加入Al-CaO剂，每炉总用量40公斤；1580℃全熔时，取样全分析；取样合格后，扒渣干净，加上炉盖插入金属Ca线1.5公斤，5分钟后加入Al锭120.5公斤；渣白，抽真空≤100Pa，保持时间≥20分钟；破空取样，插入金属Ca线1.5公斤和金属Ce6公斤，10分钟后出钢；出钢时随钢流加入Ni-Mg合金6公斤；出钢随钢流加入Ni-Mg合金6公斤、中注管喂稀土丝6公斤；出钢温度1610℃，包中温度1570℃；出钢前钢包充氩3分钟，出完钢冒口发热剂5公斤/吨、稻壳5公斤/吨、保护渣6公斤/支；模冷6小时后脱模空冷，锯切冒口，进入氩气保护电渣序；
S14、进氩气保护电渣序
电极切割冒口以后，用砂轮清理表面，除掉玻璃水及氧化层，再焊假电极；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的1Cr12Mo或0Cr13车屑或板边引弧；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的2Cr13作底垫；渣系：预熔渣90kg，萤石粉10kg，石灰10kg，镁砂3kg，混匀，经≥700℃，6h烘烤，渣中加铝粉300g；起弧前充氩5分钟；熔炼电流11500A－11000A，电压41-40V，熔速±8kg/分钟；补缩充填≥60分钟，功率递减控制，电极棒余尾留量≥80kg；结晶器内冷却150分钟，取出，罩冷≥72h；
S2、锻造
S21、第一序：3吨电渣锭锯切两端后，加热到530℃时，保温120分钟，然后加热至1180℃，保温360分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H＝800mm，再拔长300mm×770mm，放置在1070℃，保温60分钟；
S23、第三序：拔长120mm×720mm，空冷、锯切到具体要求的尺寸；
S3、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S4、热处理工序
热处理工序包括固溶+时效处理，固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图3所示；
固溶：加热到928℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温6分钟，然后空冷至室温，装入时效炉中；
时效处理温度为544℃，保温时间≥24小时，然后出炉空冷至室温，得到高屈强比模具钢CX13-8；
S5、机械加工
按照加工尺寸进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S6、超声波探伤
高屈强比模具钢CX13-8板材，按ASTMA388标准中进行探伤；
S7、室温检测硬度至HRC42；400℃进行高温力学性能检测。
实施例4：
4.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.80％，Ni含量7.50％％，Mo含量2.20％，Al含量1.25％，余量为Fe。
4.2制备方法，同实施例1。固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图4所示。
实施例5：
5.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.55％％，Ni含量7.65％，Mo含量2.30％，Al含量1.15％，余量为Fe。
5.2制备方法，同实施例1。固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图5所示。
实施例6：
6.1化学成分
C含量≤0.05％，Si含量≤0.18％，Mn含量≤0.10％，S含量≤0.008％，P含量≤0.018％，Cr含量12.25％％，Ni含量7.85％，Mo含量2.60％，Al含量1.35％，余量为Fe。
6.2制备方法，同实施例1。固溶+时效处理晶粒度的检测结果如图6所示。
二、性能检测
将实施例1-6中所得的高屈强比模具钢CX13-8分别进行取样检测。
1、按照ASTM E45-2018标准检测的A法检测各类非金属夹杂物(粗系和细系)，结果如下表1所示：
表1非金属夹杂物的检测结果
2、高温机械性能和室温硬度检测结果如下表2所示：
表2高温机械性能和室温硬度检测结果
| 400℃抗拉强度 | 400℃屈服强度 | 400℃疲劳强度 | 400℃冲击值 | 室温硬度 | |
| 标准值 | ≥1000(MPa) | ≥900(MPa) | ≥1000万次 | ≥150(J) | HRC40-44 |
| 实施例1 | 1016 | 994 | 未断 | 330 | 42 |
| 实施例2 | 1005 | 957 | 未断 | 296 | 41.5 |
| 实施例3 | 1011 | 966 | 未断 | 301 | 42 |
| 实施例4 | 1004 | 936 | 未断 | 303 | 41 |
| 实施例5 | 1005 | 957 | 未断 | 285 | 41 |
| 实施例6 | 1108 | 962 | 未断 | 301 | 41.5 |
备注1：冲击值为7X10X55无缺口试样。
备注2：疲劳强度：500MPa(应力集中系数＝2.5；应力比＝0循环1000万次)实测。
3、超声波探伤
按照ASTMA388标准100％探伤，结果如下表3所示：
表3超声波探伤检测结果
| 是否合格 | |
| 实施例1 | 100％合格 |
| 实施例2 | 100％合格 |
| 实施例3 | 100％合格 |
| 实施例4 | 100％合格 |
| 实施例5 | 100％合格 |
| 实施例6 | 100％合格 |
4、金相检测
按照ASTME112标准评定锻造板材实际晶粒度，要求大于等于5级。检测结果：6级。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述高屈强比模具钢CX13-8包括下述重量百分比的化学成分：
C含量≤0.05%，Si含量≤0.18%，Mn含量≤0.10%，S含量≤0.008%，P含量≤0.018%，Cr含量12.25%-13.25%，Ni含量7.50%-8.50%，Mo含量2.00%-2.60%，Al含量0.90%-1.35%，余量为Fe；
所述高屈强比模具钢CX13-8的制备包括冶炼工序、锻造工艺和热处理工序；在“感应真空脱气炉+氩气保护电渣”冶炼完成、冷却、锯切完成后，将钢锭进行锻造处理，锻造的重点是最火一火采用低温大变形量锻造；锻造工序完成后进入最终性能热处理工序。
2.根据权利要求1所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：进行锻造时，开始锻造温度为1170-1190℃，后序锻造时，锻造温度在1080℃以下，锻造变形量应具有≥50%的变形量。
3.根据权利要求1所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于，各化学成分的重量百分比分别为：
C含量≤0.05%，Si含量≤0.18%，Mn含量≤0.10%，S含量≤0.008%，P含量≤0.018%，Cr含量12.50%-13.00%，Ni含量7.80%-8.20%，Mo含量2.20%-2.40%，Al 含量0.95%-1.30%，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于，各化学成分的重量百分比分别为：
C含量≤0.05%，Si含量≤0.18%，Mn含量≤0.10%，S含量≤0.008%，P含量≤0.018%，Cr含量12.80%，Ni含量8.00%，Mo含量2.30%，Al 含量1.20%，余量为Fe。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述高屈强比模具钢CX13-8的制备具体包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按上述化学成分进行原料的配料，并将原料中的铁合金进行高温烘烤；
S12、配料：纯Fe5280公斤、Ni板590公斤、金属Cr948公斤、金属Mo175公斤、Al锭120.5公斤、Al-CaO剂40公斤（Al占20%）、金属Ce6公斤、金属Ca线3公斤、Ni-Mg合金6公斤，Mg占30%；
S13、进入感应真空脱气炉，冶炼前钢包清理干净，烘烤良好，电炉内原料装入前要吹灰，严防增碳；炉料除Al锭外一次装入，边熔化边用石灰造渣，严防钢液裸露；采用Al-CaO剂扩散脱氧剂，边熔化边加入Al-CaO剂，每炉总用量40公斤；1580℃全熔时，取样全分析；取样合格后，扒渣干净，加上炉盖插入金属Ca线1.5公斤，5分钟后加入Al锭120.5公斤；渣白，抽真空≤100Pa，保持时间≥20分钟；破空取样，插入金属Ca线1.5公斤和金属Ce6公斤，10分钟后出钢；出钢时随钢流加入Ni-Mg合金6公斤；出钢随钢流加入Ni-Mg合金6公斤、中注管喂稀土丝6公斤；出钢温度1600-1610℃，包中温度1570-1580℃；出钢前钢包充氩3分钟，出完钢冒口发热剂5公斤/吨、稻壳5公斤/吨、保护渣6公斤/支；模冷6小时后脱模空冷，锯切冒口，进入氩气保护电渣序；
S14、进氩气保护电渣序
电极切割冒口以后，用砂轮清理表面，除掉玻璃水及氧化层，再焊假电极；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的1Cr12Mo或0Cr13车屑或板边引弧；用≥500℃，烘烤时间≥2小时的2Cr13作底垫；渣系：预熔渣90kg，萤石粉10kg，石灰10kg，镁砂3kg，混匀，经≥700℃，6h烘烤，渣中加铝粉300g；起弧前充氩5分钟；熔炼电流11500A－11000A，电压41-40V，熔速±8kg/分钟；补缩充填≥60分钟，功率递减控制，电极棒余尾留量≥80kg；结晶器内冷却150分钟，取出，罩冷≥72h；
S2、锻造
S21、第一序：3吨电渣锭锯切两端后，加热到530℃±10℃时，保温120分钟，然后加热至1170-1190℃，保温360分钟；
S22、第二序：镦粗至高度H=800mm，再拔长300mm×770mm，放置在1080-1060℃，保温60分钟；
S23、第三序：拔长120mm×720mm，空冷、锯切到具体要求的尺寸；
S3、机械加工
按照加工尺寸预留余量进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S4、热处理工序
热处理工序包括固溶+时效处理；
固溶：加热到927±10℃，保温时间按板料的有效厚度每毫米保温6分钟，然后空冷至室温，装入时效炉中；
时效处理温度为545℃±10℃，保温时间≥24小时，然后出炉空冷至室温，得到高屈强比模具钢CX13-8；
S5、机械加工
按照加工尺寸进行机械加工，得到机械加工后的该钢板料；
S6、超声波探伤
高屈强比模具钢CX13-8板材，按ASTMA388标准中进行探伤；
S7、室温检测硬度至HRC40-44；400℃进行高温力学性能检测。
6. 根据权利要求5所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述步骤S11中，铁合金进行高温烘烤是将铁合金放入烘烤炉加热到730-780℃，并在温度为 730-780℃至少保温6h。
7.根据权利要求5所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述步骤S12中，纯Fe表面除锈、Ni板经550℃，保温时间≥10小时去氢退火。
8.根据权利要求5所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述步骤S13中，稀土丝为镧铈稀土，其中镧元素含量≥50%。
9.根据权利要求5所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述步骤S14中，萤石粉为CaF2≥98%，SiO2≤1%，石灰为精选石灰，烧透，砸成≤10mm的大小。
10.根据权利要求5所述的高屈强比模具钢CX13-8的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，固溶处理温度为927℃ ，保温时间6分钟/毫米，然后空冷至室温；时效处理温度为545℃，保温时间≥24小时，然后空冷到室温，得到HRC40-44，400℃抗拉强度≥1000MPa,400℃屈服强度≥900MPa，400℃冲击值≥150J，400℃疲劳强度：≥500MPa、循环≥1000万次不能发生断裂，获得高屈强比、韧性和耐腐蚀性能的模具材料需要的最佳配合。
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| CN (1) | CN116623070A (zh) |
-
2023
- 2023-04-28 CN CN202310479984.5A patent/CN116623070A/zh active Pending
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