专利名称：高强韧冷作模具钢及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型高强韧冷作模具钢及其制备方法，属合金钢制造工艺技术领域。
背景技术：
冷作模具工作条件相当恶劣，要求冷作模具钢具有高强韧性以及高硬度和高耐磨 性配合。在目前国内外对高强韧性和低合金冷作模具钢需求不断提高的基础上，本发明开 发了淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，具有较好的强度和韧性的配合，适用于制造 精密复杂模具用钢。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强韧冷作模具钢。本发明的另一 目的是提供一种高 强韧冷作模具钢的制备方法。
本发明一种高强韧冷作模具钢，其特征在于具有以下的成分及重量百分比 C 0. 7-1. 2 % ， Si 0. 5-0. 7 % ， Mn 0.7-1.1%， Cr 2. 3—3. 5 % ， Mo 0. 4-0. 7 % ， V 0. 4-0. 7 % ， Ni 0. 35-0. 5% Fe余量。 本发明一种高强韧冷作模具钢的制备方法，其特征在于该方法具有以下的工艺过 程和步骤 a.配料及熔炼按上述配方称量进行原料配制，将所得配合料放入感应炉中进行 熔炼；熔炼温度为1500 1550°C ;浇铸成锭，待其自然冷却；电渣重熔将熔炼浇涛出的电 渣锭放到电渣重熔装置中，进行电渣重熔。 b.电渣重熔将上述浇铸后的钢锭作为自耗电极置于电渣重熔装置中，进行电渣
重熔；钢液经过渣池的渣层下落至下面的水冷结晶器中，再重新凝固成钢锭。 c.锻造将上述重新凝固的钢锭加热至1200 123(TC范围内进行锻造加工；初
锻温度为1050 110(TC，终锻温度为850 900°C ; d.退火将上述进行锻造的钢料放入加热炉中进行退火；退火温度为830
86(TC，退火时间为6 10小时；炉冷至55(TC后，出炉空冷。 e.淬火回火处理将钢料再加热至850 95(TC，采用油淬淬火处理；随后在 180 20(TC进行二次回火处理，每次回火时间为2小时；最终制得高强韧冷作模具钢。
本发明的冷作模具钢其成分设计的理论依据如下所述 本钢中含有适量的C和Cr，在保证基体有优良的强韧性以及材料有良好的淬透性 的基础上同时避免了碳化物的不均匀性存在。少量的Ni在提高钢的强度同时能够保持良 好的塑性和韧性。Mo和V在钢中形成弥散的第二相析出物，这些弥散的析出物不仅能够起到沉淀强化作用，而且能够有效地阻碍奥氏体晶粒的长大，提高材料的强韧性。Si溶于基体 中能够提高基体强度同时提高钢的回火稳定性。Mn在奥氏体化的过程中，大部分溶入到了 基体当中，提高了基体中的合金含量，加强了固溶强化作用，从而提高基体的强度。
本发明开发了淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，具有较好的强度和韧性的 配合，适用于制造精密复杂模具用钢。
图1.本发明钢在18(TC回火温度，不同淬火温度时冲击韧性及硬度曲线。 图2.本发明钢在热处理工艺为93(TC淬火，18(TC回火两小时两次时SEM以及组织
金相照片。 图3.本发明钢在热处理工艺为93(TC淬火18(TC回火后与D2钢在热处理工艺为 103(TC淬火20(TC回火后两者冲击韧性与硬度比较
实施例 现将本发明钢具体实施例叙述于下。 本实例中，采用冷作模具钢的组成成分及其重量百分比如下
C 0.73%，Si 0.69%，Mn 0.80%，Cr 2. 35%， Mo 0.50%，
V 0. 46%， Ni 0. 37%， Fe 余量。
本实施例中，冷作模具钢的工艺过程和步骤如下 a.感应熔炼按上述的合金元素配比在感应炉中进行熔炼，熔炼温度大于 150(TC，而后浇铸成①160mm钢锭并空冷； b.电渣重熔将浇涛后的钢锭作为自耗电极放置于电渣重熔装置中，进行电渣重 熔，液体金属经过渣池的渣层下落至下面的水冷结晶器中，再重新凝固成钢锭；
c.锻造将上述钢锭加热至1200 123(TC温度范围内进行锻造加工；终锻温度 > 850°C。锻造成60mmX60mm的方料； d.退火将锻造后的钢料放入加热炉中退火，退火温度为86(TC，退火时间为6h， 炉冷至55(TC后出炉空冷。 e.淬回火处理采用油淬淬火温度为930°C ;再在18(TC进行二次回火，每次回火 2小时； 最终制得高强韧冷作模具钢。
性能测试 本发明冷作模具钢经过上述热处理后，进行性能测试
(1)淬火硬度64 65HRC ;回火硬度61HRC
(2)冲击韧性实验在坯料上取纵向冲击试样，试样尺寸为10mmX10mmX55mm。
室温冲击功值127J。 本发明冷作模具钢在93(TC淬火+1801:回火状态下与D2钢在推荐热处理工艺 103(TC淬火20(TC两小时回火状态下两者的冲击韧性和硬度比较，发现，本发明钢的硬度与 D2钢相当，冲击韧性方面本发明钢比D2钢显著提高。
权利要求
一种高强韧冷作模具钢，其特征在于该钢的化学成分及重量百分比为C0.7-1.2％，，Si 0.5-0.7％，Mn 0.7-1.1％，Cr 2.3-3.5％，Mo 0.4-0.7％，V 0.4-0.7％，Ni 0.35-0.5％，Fe余量。
2. —种制备根据权利要求1所述的高强韧冷作模具钢的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤a. 配料及熔炼按上述配方称量进行原料配制，将所得配合料放入感应炉中进行熔炼；熔炼温度为1500 1550°C ;浇铸成钢锭，待其自然冷却。b. 电渣重熔将上述浇铸后的钢锭作为自耗电极置于电渣重熔装置中，进行电渣重熔；钢液经过渣池的渣层下落至下面的水冷结晶器中，再重新凝固成钢锭。C.锻造将上述重新凝固的钢锭加热至1200 123(TC范围内进行锻造加工；初锻温度为1050 IIO(TC，终锻温度为850 900°C ;d. 退火将上述进行锻造的钢料放入加热炉中进行退火；退火温度为830 86(TC，退火时间为6 10小时；炉冷至55(TC后，出炉空冷。e. 淬火回火处理将钢料再加热至850 95(TC，采用油淬淬火处理；随后在180 20(TC进行二次回火处理，每次回火时间为2小时；最终制得高强韧冷作模具钢。
全文摘要
本发明涉及一种新型高强韧性冷作模具钢及其制备方法，属合金钢制造工艺技术领域。本发明钢的化学成分及重量百分比为C 0.7-1.2％，Si 0.5-0.7％，Mn 0.7-1.1％，Cr 2.3-3.5％，Mo 0.4-0.7％，V 0.4-0.7％，Ni 0.35-0.5％，Fe余量。本发明冷作模具钢的制备过程简述如下按配方进行原料配合、配合料于感应炉内熔炼、浇涛，然后电渣重熔；然后锻造、退火，将其加热至850～950℃进行奥氏体化，经过油淬后，在180～200℃进行二次回火。最终获得高强韧冷作模具钢。本发明的冷作模具钢具有较高的强韧性配合，以及具有较高的硬度，为适用于制造精密复杂模具用的钢种。
文档编号C22B9/16GK101717896SQ20091020051
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者吴晓春, 李绍宏, 汪宏斌, 邓黎辉 申请人:上海大学