CN1328169A - 一种中合金铬系热作模具钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加铌或加铝的中合金铬系热作模具钢,通过增加合金元素的合金化手段,在保持该系列钢的众多优点的基础上,进一步提高和完善该钢的性能,满足多工况条件下工作的热作模具的要求,特别是铝合金型材挤压模和压铸模的要求,减少热作模具钢的消耗,增加社会效益。
Description
本发明涉及一种热作模具钢，特别是一种中合金铬系热作模具钢。
中合金铬系热作模具钢是目前世界上应用最广，用量最大的热作模具钢。是美国三十年代为了适应铝合金压铸工艺迅速发展而研制开发的系列热作模具钢，我国从六十年代开始引进，八十年代末迅速推广，现在也成为我国用量最大的热作模具钢。
该钢化系成份，以5％的铬为主，另加1％左右的钼、硅、钒，含碳是0.3％～0.45％，合金总量在7.5％～10％重量的范围，该钢具有如下特点：
1、具有优良的综合力学性能，从常温到中温，既有较高的强度，又能在较高的强度下保持较高的韧性。
2、具有良好的热稳定性，具有较好的抗热疲劳性能。
3、在中温下具有良好的抗氧化和耐液态金属冲蚀性能。
4、有良好的淬透性。
但是在实际应用中尚存在如下问题：
该钢在500℃以上回火时，随回火温度的升高硬度急剧下降。随回火时间的延长，硬度也急剧下降，同时其热硬性也随使用温度的升高和使用时间的延长迅速下降。这些缺点不仅影响该钢应用的进一步拓展，而且在高要求的工况条件下使用，造成钢材的大量消耗，尤其是在铝合金压铸和型材行业的大量消耗。
为了克服中合金铬系热作模具钢在高要求工况条件下存在的缺点，通过增加合金元素的手段，在保持该系列钢的众多优点的基础上，进一步提高和完善该钢的性能，满足高工况条件下工作的热作模具的要求，减少热作模具钢的消耗。
一种热作模具钢，其基本化学成份重量比为C0.2～0.7％、Si0.2～1.5％、Mn0.2～1.0％、Cr2.5～5.5％、Mo1.2～2.5％、V0.8～2.0％，其特征在于还含有适量的Al，余为铁和少量杂质。也可以含有适量的Nb。较好的成份重量比为C0.37～0.42％、Si0.9～1.3％、Mn0.3～0.5％、Cr5.1～5.5％、Mo1.25～1.75％、V0.9～1.10％。所述的Al重量含量为＜3.5％，也可以取0.3～2.0％，最佳为0.3～1.3％或0.9～1.3％。所述的Nb重量含量为＜0.8％，最佳为＜0.3％。或0.15～0.3％。
本发明的新钢种，可以在电弧炉，感应熔炼炉进行冶炼并进行真空或其他精炼方法处理，冶炼方法与中合金铬系热作模具钢冶炼方法相同。出钢前要求钢水很好脱氧，保证出钢达到尽量低的含氧量，这一点对保证钢获得低的氧化物夹杂和铝的低损耗是必要的，本新钢也可以进行电渣重熔处理，可以得到更纯净更佳的材质。其他冶炼工序，锻造，退火、淬火和回火工艺与中合金铬系热作模具钢的工艺和操作规程一样。
下面结合实施例作进一步说明。
以600T～1500T铝合金型材挤压机模为例，用电弧炉按GB1299-86技术条件，合金的化学成份重量百份比为C0.37～0.42，Si0.90～1.30，Mn0.30～0.50，P≤0.025，S≤0.020，Cr5.10～5.50，Mo1.25～1.75，V0.90～1.10，Al0.90～1.30。按中合金钢4Cr5MoSiV钢的操作规程进行冶炼，出钢后经真空处理，选用1.0T以上的钢锭模浇注钢锭。其浇注工艺，锻造工艺，退火工艺与4Cr5MoSiV钢相同。锻材规格φ160～φ210，按600T～1500T挤压机模尺寸由带锯下料，在真空炉中淬火，淬火温度在1080℃±10℃，二次回火，回火后硬度控制在HRC48～52，用线切割和电火花机床加工模具型腔和工作带，再经精磨，修模，最后进行氮化处理，用气体、液体或离子氮化均可，即可获得高质量高寿命的铝合金型材挤压模具。
本发明的新钢种与现有的中合金铬系热作模具钢相比有如下的优点：
1、有更高的红硬性和回火稳定性。
2、在渗氮处理后，提高了渗氮层的厚度。
3、由于钢中加铝，而铝不降低钢的渗氮层中ε相的含氮量，没有白层。
4、提高了渗氮后表面层的硬度。
5、提高常温和热作条件下钢的热强性和韧塑性。
6、能降低钢的含氮量，避免冲击裂纹的产生。
7、有更高的抗热疲劳性能。
Claims (10)
1、一种热作模具钢，其基本化学成份重量比为C0.2～0.7％、Si0.2～1.5％、Mn0.2～1.0％、Cr2.5～5.5％、Mo1.2～2.5％、V0.8～2.0％，其特征在于还含有适量的Al，余为铁和少量杂质。
2、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于还含有适量的Nb。
3、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于基本成份重量比为C0.37～0.42％、Si0.9～1.3％、Mn0.3～0.5％、Cr5.1～5.5％、Mo1.25～1.75％、V0.9～1.10％。
4、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于所述的Al重量含量为＜3.5％。
5、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于所述的Al重量含量为0.3～2.0％。
6、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于所述的Al重量含量为0.3～1.3％。
7、根据权利要求1所述的热作模具钢，其特征在于所述的Al重量含量为0.9～1.3％。
8、根据权利要求2所述的热作模具钢，其特征在于所述的Nb重量含量为＜0.8％。
9、根据权利要求2所述的热作模具钢，其特征在于所述的Nb重量含量为＜0.3％。
10、根据权利要求2所述的热作模具钢，其特征在于所述的Nb重量含量为0.15～0.3％。
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