專利名稱：：一種高合金冷作模具鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的模具鋼是一種高碳高鉻系冷作模具鋼，屬于高合金冷作模具鋼范疇。
背景技術(shù)：
：高合金冷作模具鋼是高精度高壽命冷作模具的首選材料，主要鋼種為Cd2、Cri2MoV和(M2MolVl。Cri2是最早的高碳高鉻系冷作模具鋼，它含有極高的碳和鉻,分別達(dá)到C2.(K2.3wt"/c和Crll.(M3.0wt^從金相組織上判斷，它屬于萊氏體鋼，有很高的淬透性、淬硬性和耐磨性，這是其顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是，正由于它是萊氏體鋼，組織中存在大量的一次碳化物，即使經(jīng)過反復(fù)的鐓拔變形，其碳化物塊度仍然較大，分布仍難以均勾，而且熱處理方法不能有效改善之，組織不良是其主要的缺陷，表現(xiàn)在力學(xué)性能上就是硬度高而韌性不足，只能制造一些韌性要求不高的冷作模具。Crl2MoV是由Crt2發(fā)展而來，仍屬于萊氏體鋼，但在成分設(shè)計(jì)上有重大改進(jìn)，降低了C含量，增加了合金元素0.5wtn/nMo和0.3wt5iV,淬透性進(jìn)一歩提高，熱處理變形更小，金相組織中—次碳化物數(shù)量明顯減少，熱加工變形能力提高，一次碳化物的分布均勻性大為改善，形態(tài)由大塊角狀向圓潤塊狀轉(zhuǎn)變，同Crl2相比，基本消除了組織不良缺陷，表現(xiàn)在力學(xué)性能上就是在保持高硬度的同時(shí)，韌性大為提高，可以制造形狀復(fù)雜、離精度要求的冷作模具。Crl2MolVl較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，變形加工及熱處理后的一次碳化物基本球化，碳化物數(shù)量、分布和形態(tài)對(duì)材料強(qiáng)韌性的影響減少到最小，淬透性和耐磨性較Cri2MoV進(jìn)一歩提高，它是目前高碳高鉻系冷作模具鋼中性能最優(yōu)的模具鋼。上述的Crl2、Crl2MoV和Crl2MolVl的化學(xué)成分及性能見表1.表1Cri2、Crl2MoV和Cd2MolVl的化學(xué)成分及性能<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種硬韌性達(dá)到甚至超過Crl2MoV或Crl2Mo1VI,且材料不含Mo、成本比CH2MoV或CM2MolVl低的高合金冷作模具鋼。本發(fā)明為達(dá)到上述發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為該高合金冷作模具鋼，其特征在于以重量百分比(wt°/。)計(jì)其化學(xué)成份為C1.0"2.5,Si《1.3，Mn《1.5,Cr6.(K15.0,V《2.5，B0.01~0.4，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其中的Si、Mn、V的重量百分(wt%)含量優(yōu)選為Si(M)11.3，MnO.C)11.5,V0.05~2.5。本發(fā)明高合金冷作模具鋼的優(yōu)選組成為以重量百分比(wt%)計(jì)其化學(xué)成份為:Cl.2-2.3,Si(U~1.0,Mn(U~1.2,Cr7.(M3.89,V0.05~2.05,B0.02~0.30,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一歩的優(yōu)選組成為以重量百分比(wt%)計(jì)其化學(xué)成份為:Cl.25~l.74,Si0.25^).6,Nfe0.19~0.33,Crll.0~13.0，V0.40~l.03,B0.08~0.15,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。B的作用如下通常認(rèn)為B在碳鋼中的溶解度很低，如在奧氏體中的溶解度小于0.02wt%,在鐵素體中的溶解度小于0.002wt外，但本發(fā)明的研究表明，如果在碳鋼中添加合金元素，特別是添加Cr,且含量達(dá)到6.0wt"/n以上時(shí)，可以顯著地提高B在高溫奧氏體中的溶解度，本發(fā)明充分利用了這一特性，在高鉻鋼中添加了超出常規(guī)含量的B,最髙含量達(dá)到0.4wt%,以獲得B在奧氏體中的最大固溶度。本發(fā)明中的B以兩種形式存在，部份固溶于奧氏體或基體中，大部分形成共晶硼化物。畫溶于奧氏體或基體中的B有如下的作用-(1)提高基體淬透性；(2)細(xì)化馬氏體亞結(jié)構(gòu)，提高基體韌性(3)在退火過程中，固溶B優(yōu)先引導(dǎo)二次化合物析出，增加二次析出物數(shù)量，改善Me(QB)形態(tài)，提高材料均勾性(4)B固溶于奧氏體，降低基體髙溫屈服強(qiáng)度，提高基體的熱變形能力，減少軋制或鍛造裂紋，提高出材率。共晶硼化物提高材料硬度、增強(qiáng)耐磨性，但對(duì)材料韌性不利，且不利于熱變形。綜合上述兩方面的作用，本發(fā)明中B的含量存在一個(gè)合適區(qū)間。本發(fā)明的模具鋼的制造工藝為電弧爐熔煉，澆注鋼錠—鍛造一去應(yīng)力退火—切割去黑皮一入庫。將本發(fā)明中的B元素及其含量應(yīng)用于Cri2MoV、Cri2MolVl，可以發(fā)揮相同的作用，將進(jìn)一步提高淬透性和硬韌性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下顯著效果本發(fā)明模具鋼的硬度和韌性達(dá)到甚至超過Crl2MoV、Crl2MolVl，且材料不含價(jià)格昂貴的金屬M(fèi)o,成本比Crl2MoV、Crl2MolVl低，且使用壽命更長。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩詳細(xì)描述。本發(fā)明26個(gè)實(shí)施例模具鋼的化學(xué)成分見表2(余量的鐵和不可避免的雜質(zhì)表中未予標(biāo)示)，模具鋼的制造工藝為電弧爐熔煉，澆注鋼錠—鍛造一去應(yīng)力退火一切割去黑皮—入庫。上述26個(gè)實(shí)施例的模具鋼經(jīng)淬回火后的硬度和沖擊韌度見表2。表2B改tt高合金冷作模具鋼的化學(xué)成分、硬度和沖擊韌度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>用本發(fā)明的B改性高合金冷作模具鋼制造的凸凹沖模，沖裁A3鋼板，使用壽命高于用商品CM2MoV和Crl2MolVl制造的相同模具，見表3。表3使用壽-<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高合金冷作模具鋼，其特征在于以重量百分比(wt％)計(jì)其化學(xué)成份為C1.0～2.5，Si≤1.3，Mn≤1.5，Cr6.0～15.0，V≤2.5，B0.01～0.4，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、如權(quán)利要求1所述的高合金冷作模具鋼，其特征在于其中的Si、Mn、V的重量百分(wt%)含量為Si0.01~1.3,Mn0.CH~1.5，V0.05~2.5。3、如權(quán)利要求2所述的高合金冷作模具鋼，特征在于以重量百分比(wta/a)計(jì)其化學(xué)成份為C1.22.3,Si0.1~1.0,Mn0.1~1.2,Cr7.0~13J9,V0.05~2.05,B0.02~0.30,其余為Fe和不可避免的雜貭。4、如權(quán)利要求3所述的高合金冷作模具鋼，特征在于以重量百分比(wt%)計(jì)其化學(xué)成份為C1.25~L74,Si0.25~0.6，Mn0.，9~0.33,CriL(M3.0,V0.42~l.03,B0.08~0.15,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明公開了一種高合金冷作模具鋼，其特征在于以重量百分比(wt％)計(jì)其化學(xué)成份為C1.0～2.5，Si≤1.3，Mn≤1.5，Cr6.0～15.0，V≤2.5，B0.01～0.4，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明模具鋼的硬韌性達(dá)到甚至超過Cr12MoV或Cr12Mo1V1，且材料不含Mo、成本比Cr12MoV或Cr12Mo1V1低，且使用壽命更長，特別適合用于制作高精度高壽命冷作模具。文檔編號(hào)C22C38/36GK101392354SQ200810121969公開日2009年3月25日申請(qǐng)日期2008年10月24日優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日發(fā)明者胡開華申請(qǐng)人:寧波浙東精密鑄造有限公司