专利名称：：一种高合金冷作模具钢的制作方法
技术领域：
：本发明的模具钢是一种高碳高铬系冷作模具钢，属于高合金冷作模具钢范畴。
背景技术：
：高合金冷作模具钢是高精度高寿命冷作模具的首选材料，主要钢种为Cd2、Cri2MoV和(M2MolVl。Cri2是最早的高碳高铬系冷作模具钢，它含有极高的碳和铬,分别达到C2.(K2.3wt"/c和Crll.(M3.0wt^从金相组织上判断，它属于莱氏体钢，有很高的淬透性、淬硬性和耐磨性，这是其显著的优点，但是，正由于它是莱氏体钢，组织中存在大量的一次碳化物，即使经过反复的镦拔变形，其碳化物块度仍然较大，分布仍难以均勾，而且热处理方法不能有效改善之，组织不良是其主要的缺陷，表现在力学性能上就是硬度高而韧性不足，只能制造一些韧性要求不高的冷作模具。Crl2MoV是由Crt2发展而来，仍属于莱氏体钢，但在成分设计上有重大改进，降低了C含量，增加了合金元素0.5wtn/nMo和0.3wt5iV,淬透性进一歩提高，热处理变形更小，金相组织中—次碳化物数量明显减少，热加工变形能力提高，一次碳化物的分布均匀性大为改善，形态由大块角状向圆润块状转变，同Crl2相比，基本消除了组织不良缺陷，表现在力学性能上就是在保持高硬度的同时，韧性大为提高，可以制造形状复杂、离精度要求的冷作模具。Crl2MolVl较Cri2MoV的碳含量又有微幅下降，而Mo、V的含量均提高至1.0w^/n左右，变形加工及热处理后的一次碳化物基本球化，碳化物数量、分布和形态对材料强韧性的影响减少到最小，淬透性和耐磨性较Cri2MoV进一歩提高，它是目前高碳高铬系冷作模具钢中性能最优的模具钢。上述的Crl2、Crl2MoV和Crl2MolVl的化学成分及性能见表1.表1Cri2、Crl2MoV和Cd2MolVl的化学成分及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>
发明内容本发明的目的在于发明一种硬韧性达到甚至超过Crl2MoV或Crl2Mo1VI,且材料不含Mo、成本比CH2MoV或CM2MolVl低的高合金冷作模具钢。本发明为达到上述发明目的所采用的技术方案为该高合金冷作模具钢，其特征在于以重量百分比(wt°/。)计其化学成份为C1.0"2.5,Si《1.3，Mn《1.5,Cr6.(K15.0,V《2.5，B0.01~0.4，其余为Fe和不可避免的杂质。其中的Si、Mn、V的重量百分(wt%)含量优选为Si(M)11.3，MnO.C)11.5,V0.05~2.5。本发明高合金冷作模具钢的优选组成为以重量百分比(wt%)计其化学成份为:Cl.2-2.3,Si(U~1.0,Mn(U~1.2,Cr7.(M3.89,V0.05~2.05,B0.02~0.30,其余为Fe和不可避免的杂质。进一歩的优选组成为以重量百分比(wt%)计其化学成份为:Cl.25~l.74,Si0.25^).6,Nfe0.19~0.33,Crll.0~13.0，V0.40~l.03,B0.08~0.15,其余为Fe和不可避免的杂质。B的作用如下通常认为B在碳钢中的溶解度很低，如在奥氏体中的溶解度小于0.02wt%,在铁素体中的溶解度小于0.002wt外，但本发明的研究表明，如果在碳钢中添加合金元素，特别是添加Cr,且含量达到6.0wt"/n以上时，可以显著地提高B在高温奥氏体中的溶解度，本发明充分利用了这一特性，在高铬钢中添加了超出常规含量的B,最髙含量达到0.4wt%,以获得B在奥氏体中的最大固溶度。本发明中的B以两种形式存在，部份固溶于奥氏体或基体中，大部分形成共晶硼化物。画溶于奥氏体或基体中的B有如下的作用-(1)提高基体淬透性；(2)细化马氏体亚结构，提高基体韧性(3)在退火过程中，固溶B优先引导二次化合物析出，增加二次析出物数量，改善Me(QB)形态，提高材料均勾性(4)B固溶于奧氏体，降低基体髙温屈服强度，提高基体的热变形能力，减少轧制或锻造裂纹，提高出材率。共晶硼化物提高材料硬度、增强耐磨性，但对材料韧性不利，且不利于热变形。综合上述两方面的作用，本发明中B的含量存在一个合适区间。本发明的模具钢的制造工艺为电弧炉熔炼，浇注钢锭—锻造一去应力退火—切割去黑皮一入库。将本发明中的B元素及其含量应用于Cri2MoV、Cri2MolVl，可以发挥相同的作用，将进一步提高淬透性和硬韧性。与现有技术相比，本发明有如下显著效果本发明模具钢的硬度和韧性达到甚至超过Crl2MoV、Crl2MolVl，且材料不含价格昂贵的金属Mo,成本比Crl2MoV、Crl2MolVl低，且使用寿命更长。具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一歩详细描述。本发明26个实施例模具钢的化学成分见表2(余量的铁和不可避免的杂质表中未予标示)，模具钢的制造工艺为电弧炉熔炼，浇注钢锭—锻造一去应力退火一切割去黑皮—入库。上述26个实施例的模具钢经淬回火后的硬度和冲击韧度见表2。表2B改tt高合金冷作模具钢的化学成分、硬度和冲击韧度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>用本发明的B改性高合金冷作模具钢制造的凸凹冲模，冲裁A3钢板，使用寿命高于用商品CM2MoV和Crl2MolVl制造的相同模具，见表3。表3使用寿-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、一种高合金冷作模具钢，其特征在于以重量百分比(wt％)计其化学成份为C1.0～2.5，Si≤1.3，Mn≤1.5，Cr6.0～15.0，V≤2.5，B0.01～0.4，其余为Fe和不可避免的杂质。2、如权利要求1所述的高合金冷作模具钢，其特征在于其中的Si、Mn、V的重量百分(wt%)含量为Si0.01~1.3,Mn0.CH~1.5，V0.05~2.5。3、如权利要求2所述的高合金冷作模具钢，特征在于以重量百分比(wta/a)计其化学成份为C1.22.3,Si0.1~1.0,Mn0.1~1.2,Cr7.0~13J9,V0.05~2.05,B0.02~0.30,其余为Fe和不可避免的杂貭。4、如权利要求3所述的高合金冷作模具钢，特征在于以重量百分比(wt%)计其化学成份为C1.25~L74,Si0.25~0.6，Mn0.，9~0.33,CriL(M3.0,V0.42~l.03,B0.08~0.15,其余为Fe和不可避免的杂质。全文摘要本发明公开了一种高合金冷作模具钢，其特征在于以重量百分比(wt％)计其化学成份为C1.0～2.5，Si≤1.3，Mn≤1.5，Cr6.0～15.0，V≤2.5，B0.01～0.4，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明模具钢的硬韧性达到甚至超过Cr12MoV或Cr12Mo1V1，且材料不含Mo、成本比Cr12MoV或Cr12Mo1V1低，且使用寿命更长，特别适合用于制作高精度高寿命冷作模具。文档编号C22C38/36GK101392354SQ200810121969公开日2009年3月25日申请日期2008年10月24日优先权日2008年10月24日发明者胡开华申请人:宁波浙东精密铸造有限公司