專利名稱：高強(qiáng)韌冷作模具鋼及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼及其加工工藝，屬于合金鋼制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冷作模具鋼主要用于使金屬在冷狀態(tài)下變形的冷作模具。如冷沖裁模、冷沖壓模、冷拉深模、壓印模、冷擠壓模、螺紋壓制模、粉末壓制模、冷鐓模、冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等。目前我國常用的冷作模具鋼仍是高碳高鉻模具鋼Crl2MoV，D2等。Crl2MoV，D2雖然有較高的硬度和耐磨性，但其碳化物偏析嚴(yán)重，易導(dǎo)致方向性變形和強(qiáng)韌性降低，如果碳化物偏析過于嚴(yán)重易造成模具熱處理后斷裂。為了提高這類鋼的強(qiáng)韌性，除了在工藝上 進(jìn)行改進(jìn)外，還需開發(fā)一些新的冷作模具鋼冷作模具鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼及其加工工藝，以改善碳化物偏析，提高鋼的強(qiáng)韌性和耐磨性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
高強(qiáng)韌冷作模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為c O. 80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、MnO. 2-0. 50%,Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%,V O. 2-0. 40%,Nb O. 04-0. 06%,Ti 0.02-0.04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%,余量為鐵和雜質(zhì)。高強(qiáng)韌冷作模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于0.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1400-1500°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至250-30(TC，注入鋼水，澆注溫度為1460-1510°C，保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進(jìn)行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至860-880V，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至500-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1200°C進(jìn)行鍛造，終鍛溫度940-960°C，鍛造比3-4:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以60-80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至860-910°C，保溫4-5小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫2_4小時，再以30-40 V /小時冷卻至450-500°C，出爐空冷；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1020-1040°C淬火，180-220°C兩次回火，每次回火2h ；(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進(jìn)行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。所述步驟(2)中脫氧劑為硅鈣合金。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明采用稀土元素Sc進(jìn)行變質(zhì)處理，可以改善冷作模具鋼凝固過程中碳化物的偏析，有利于冷作模具鋼性能的提高。本發(fā)明采用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理以及采用低淬低回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發(fā)明的高強(qiáng)韌冷作模具鋼與現(xiàn)有的冷作模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強(qiáng)韌性以及抗回火穩(wěn)定性。由于本發(fā)明冷作模具鋼綜合性能俱佳，可適用制作的模具范圍廣，可代替Crl2MoV，D2類鋼模具提高其韌性和耐磨性，使其壽命大大提高，降低生產(chǎn)使用成本，減少或避免在大沖擊載荷、工作速度高、高精度長壽命等特殊環(huán)境下使用模具尋在的不耐磨、韌性差崩刃、斷裂等問題。
具體實(shí)施例方式
高強(qiáng)韌冷作模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為c O. 80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、MnO. 2-0. 50%,Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%,V O. 2-0. 40%,Nb O. 04-0. 06%,Ti 0.02-0.04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%,余量為鐵和雜質(zhì)。高強(qiáng)韌冷作模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1450°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 3%的脫氧劑硅鈣合金，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至280°C，注入鋼水，澆注溫度為1480°C，保溫50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進(jìn)行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至870°C，保溫5小時，然后以20°C/小爐冷至520°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1150°C進(jìn)行鍛造，終鍛溫度950°C，鍛造比3:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以70°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至880°C，保溫5小時，以30°C /小爐冷至720°C，保溫3小時，再以0°C /小時冷卻至450°C，出爐空冷；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1020°C淬火，200°C兩次回火，每次回火
2h ；
(5)噴丸、拋光處理淬火回火后，進(jìn)行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。經(jīng)檢驗(yàn)，產(chǎn)物化學(xué)成分為CO. 94%、Si O. 52%、Mn O. 35%、Cr 9. 80%、Mo1. 53%、VO. 28%、Nb O. 051%、Ti O. 036%、Sc O. 072%、P O. 015%、S O. 002%，余量為鐵和雜質(zhì)。力學(xué)性
能為抗拉強(qiáng)度1660MPa，屈服強(qiáng)度1340MPa，伸長率15%，斷面收縮率49%，沖擊韌性值12J/
2
cm ο
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為CO.80-1. 0%、Si O. 40-0. 80%、Mn O. 2-0. 50%、Cr 8. 50-11. 0%、Mo1. 4-1. 60%、V O. 2-0. 40%、Nb O. 04-0. 06%、Ti O. 02-0. 04%、Sc O. 05-0. 08%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 003%，余量為鐵和雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌冷作模具鋼的加工工藝，其特征在于包括如下步驟 (O熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O. 4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1400-1500°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度； (2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至250-30(TC，注入鋼水，澆注溫度為1460-1510°C，保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐； (3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進(jìn)行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠； (4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至860-880°C，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至500-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷； (5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1200°C進(jìn)行鍛造，終鍛溫度940-960°C，鍛造比3-4:1，得到鋼鍛件； (6)退火處理先以60-80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至860-910°C，保溫4-5小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫2_4小時，再以30-40 V /小時冷卻至450-500°C，出爐空冷； (7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1020-1040°C淬火，180-220°C兩次回火，每次回火2h ； (8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進(jìn)行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進(jìn)行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高韌性高耐磨冷作模具鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟(2)中脫氧劑為硅鈣合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)韌冷作模具鋼及其加工工藝，該模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為C0.80-1.2%、Si0.40-0.80%、Mn0.2-0.50%、Cr8.50-11.0%、Mo1.4-1.60%、V0.2-0.40%、Nb0.04-0.06%、Ti0.02-0.04%、Sc0.05-0.08%、P≤0.020%、S≤0.003%，余量為鐵和雜質(zhì)。本發(fā)明采用稀土元素Sc進(jìn)行變質(zhì)處理，可以改善冷作模具鋼凝固過程中碳化物的偏析，有利于冷作模具鋼性能的提高。本發(fā)明采用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理以及采用低淬低回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發(fā)明的高強(qiáng)韌冷作模具鋼與現(xiàn)有的冷作模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強(qiáng)韌性以及抗回火穩(wěn)定性。
文檔編號C22C38/28GK103014511SQ20121050359
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者王元軍 申請人:滁州市成業(yè)機(jī)械制造有限公司