一种高镁冷作模具钢及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模具制造领域，尤其是涉及一种高镁冷作模具钢及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国模具制造业的迅猛发展，国内对模具用钢的需求逐年增加，但国 内生产的模具钢大多处于中、低档水平，高档模具用钢主要依赖国外进口，目前，开发和研 制高品质模具钢已越来越受国家重视。向模具钢中加入镁，可以起到细化晶粒、净化晶界、 变性夹杂物、消除网状碳化物的作用，从而达到提高模具钢的使用寿命的目的。
[0003] 但由于金属镁的蒸汽压很大，镁进入钢液后以气态形式存在，且镁在钢液中的溶 解度很小；同时镁是一种活泼金属，镁加入钢液后烧损严重，收得率很低；以上两点限制了 镁在钢中发挥作用。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高镁冷作模具钢及其制 备方法，提高镁的溶解度，同时降低镁的烧损，提高了模具钢的耐磨性、强度韧性和疲劳寿 命等性能。
[0005] 本发明是通过下述技术方案来实现的：一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的 重量百分比为，C :1· 40-1. 60、Si :0· 30-0. 50、Μη :0· 30-0. 50、Cr :11· 0-13. 0、V :0· 80、Mo : 0. 70-1. 20、Ni :0. 40. 7、Mg :0. 06-0. 08,余量为Fe和不可避免杂质。
[0006] 优选的，一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C :1. 50、Si : 0· 40、Mn :0· 40、Cr :12. 0、V :0· 80、M〇:0· 90、Ni :0· 50、Mg :0· 07、余量为Fe和不可避免杂质。
[0007] -种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁、钒铁和镍镁合金装入冶炼设备中；
[0009] (2)开始熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在10Pa以 内；
[0010] (3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至l_3MPa，分3-5次加入镍镁合金，最后一批镍 镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620°C开始浇注；
[0011] ⑷保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
[0012] (5)将冷却后取出的坯料进行后续热处理工艺。
[0013] 优选的，所述冶炼设备为加压感应炉。
[0014] 优选的，所述镍镁合金加入加压感应炉的料仓内。
[0015] 优选的，所述坯料后续热处理工艺为，将冷却后取出的坯料重新加热到 700-900°C，保温l_4h，随炉冷却到400-600°C，再将坯料加热到800-1050°C，保温l_3h，取 出用油冷却至室温后重新加热到200-450°C，保温l_3h，后随炉冷却至室温。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明采用加压感应炉进行熔炼，同时外部设有抽真空系 统，冶炼时通入氩气加压，提高了镁的溶解度，采用镍镁合金，其低的镁含量有效降低合金 加入后的烧损情况，使整个冶炼过程能够更加安全平缓的进行，所制备的高镁冷作模具钢 晶粒细化，网状碳化物减少，在降低成本的情况下提高了耐磨性、强度韧性及疲劳寿命等性 能。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体 实施例1-3对本发明进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0018] 实施例1
[0019] -种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C:1. 40、Si:0. 30、Μη: 0· 30、Cr:11. 0、V:0· 80、Μ〇 :0· 70、Ni:0· 4、Mg:0· 06,余量为Fe和不可避免杂质。
[0020] -种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
[0021] (1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合 金装入加压感应炉的料仓内；
[0022] (2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在 l〇Pa以内；
[0023] (3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至IMPa，由料仓分3次加入镍镁合金，最后一批 镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620°C开始浇注；
[0024] (4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
[0025] (5)将冷却后取出的坯料重新加热到900°C，保温lh，随炉冷却到600°C，再将坯料 加热到1050°C，保温3h，取出用油冷却至室温后重新加热到3500,保温3h，后随炉冷却至室 温。
[0026] 实施例2
[0027] -种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C:1. 50、Si:0. 40、Μη: 0· 40、Cr:12. 0、V:(λ80、M〇 :0. 90、Ni:0. 50、Mg:(λ07、余量为Fe和不可避免杂质。
[0028] -种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
[0029] (1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合 金装入加压感应炉的料仓内；
[0030] (2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在 l〇Pa以内；
[0031] (3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至2MPa，由料仓分4次加入镍镁合金，最后一批 镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620°C开始浇注；
[0032] (4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
[0033] (5)将冷却后取出的坯料重新加热到800°C，保温2h，随炉冷却到500°C，再将坯料 加热到950°C，保温2h，取出用油冷却至室温后重新加热到450°C，保温lh，后随炉冷却至室 温。
[0034] 实施例3
[0035] -种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C:1. 60、Si:0. 50、Μη: 0· 50、Cr:13. 0、V:0· 80、M〇:L20、Ni:0· 70、Mg:0· 08,余量为Fe和不可避免杂质。
[0036] -种高镁冷作模具钢的制备方法，包括以下步骤：
[0037] (1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁和钒铁装入加压感应炉中，将镍镁合 金装入加压感应炉的料仓内；
[0038] (2)开始感应熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在 l〇Pa以内；
[0039] (3)冶炼原料熔化后，通氩气加压至3MPa，由料仓分5次加入镍镁合金，最后一批 镍镁合金加入5min后，保持炉温在1580-1620°C开始浇注；
[0040] (4)保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出；
[0041 ] (5)将冷却后取出的坯料重新加热到700°C，保温4h，随炉冷却到400°C，再将坯料 加热到800°C，保温lh，取出用油冷却至室温后重新加热到200°C，保温2h，后随炉冷却至室 温。
[0042] 对实施例制备的高镁冷作模具钢试样进行性能测试，测试结果如表1所示。
[0043] 表1实施例性能测试结果
[0044]
[0045] 由表1中看出，本发明中制备的高镁冷作模具钢硬度均达到60HRC以上，耐磨性良 好，抗拉强度达到930Mpa以上，冲击韧性达到24AK/J以上，上述对材料的性能检测结果均 良好，可满足模具钢使用要求。
[0046] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保 护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易 见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种高镁冷作模具钢，其特征在于，其中各含量成分的重量百分比为，C : L 40-1. 60、Si :0? 30-0. 50、Mn :0? 30-0. 50、Cr :11. 0-13. 0、V :0? 80、Mo :0? 70-1. 20、Ni : 0. 4-0. 7、Mg :0. 06-0. 08,余量为Fe和不可避免杂质。2. 根据权利要求1所述的一种高镁冷作模具钢，其特征在于，其中各含量成分的重量 百分比为，C :1. 50、Si :0? 40、Mn :0? 40、Cr :12. 0、V :0? 80、M〇 :0? 90、Ni :0? 50、Mg :0? 07、余 量为Fe和不可避免杂质。3. -种如权利要求1所述的高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)冶炼原料包括工业纯铁、硅铁、锰铁、钼铁、钒铁和镍镁合金装入冶炼设备中； ⑵开始熔炼，同时启动外部抽气系统，对熔炼系统抽真空，真空度控制在IOPa以内； (3) 冶炼原料熔化后，通氩气加压至l-3MPa，分3-5次加入镍镁合金，最后一批镍镁合 金加入5min后，保持炉温在1580-1620°C开始浇注； (4) 保压30min后减压出炉，浇注坯料完全冷却后取出； (5) 将冷却后取出的坯料进行后续热处理。4. 根据权利要求3所述的一种高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，所述冶炼设 备为加压感应炉。5. 根据权利要求3所述的一种高镁冷作模具钢的制备方法，其特征在于，所述坯料 后续热处理工艺为，将冷却后取出的坯料重新加热到700-900°C，保温l_4h，随炉冷却到 400-600 °C，再将坯料加热到800-1050 °C，保温I_3h，取出用油冷却至室温后重新加热到 200-450°C，保温l_3h，后随炉冷却至室温。
【专利摘要】本发明涉及一种高镁冷作模具钢，其中各含量成分的重量百分比为，C：1.40-1.60、Si：0.30-0.50、Mn：0.30-0.50、Cr：11.0-13.0、V：0.80、Mo：0.70-1.20、Ni：0.4-0.7、Mg：0.06-0.08，余量为Fe和不可避免杂质。本发明所制备的高镁冷作模具钢晶粒细化，网状碳化物减少，在降低成本的情况下提高了耐磨性、塑性、韧性及疲劳寿命等性能。
【IPC分类】C22C38/46, C22C33/04
【公开号】CN105239019
【申请号】CN201510726526
【发明人】李阳, 姜周华, 徐光 , 刘聪颍, 王亚峰, 曹海波, 姚聪林, 胡浩, 梁轶杰, 张聪, 何盼, 万万
【申请人】东北大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月27日