專利名稱：一種冷作模具鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金材料領(lǐng)域，特別涉及一種冷作模具鋼，還涉及該模具鋼的制備方法。
背景技術(shù)：
模具是機(jī)械、電子、汽車、通訊、加點等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝設(shè)備。由于利用模具進(jìn)行加工成型具有高效性和經(jīng)濟(jì)性，模具在材料加工成型行業(yè)中的應(yīng)用非常普遍。在模具使用過程中，其質(zhì)量受到多種因素的影響，如形狀設(shè)計、加工質(zhì)量、表面處理情況、實際工作參數(shù)等，其中影響最大的是模具本身所用的材料。合金磨具鋼可份為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼，其中冷作模具鋼主要用于制造在室溫條件下將金屬材料壓制成型的各種模具。對于冷作模具材料，耐磨性能、沖擊韌性、硬度是最重要的三個性能參數(shù)指標(biāo)。然而，通常對于同一鋼種，其耐磨性能、沖擊韌性和硬度難以同時達(dá)到最佳，往往在硬度達(dá)到最佳時通常得到最差的沖擊韌性性能，而耐磨性能同時受到硬度和沖擊韌性的影響，而韌性性能則能保證磨損過程的穩(wěn)定性和安全性。現(xiàn)有市場上應(yīng)用最廣泛的冷作模具鋼材料主要為高碳高鉻冷作模具鋼Crl2、Crl2MoV等，其具有較高的淬透性、淬硬性、耐磨性，高溫抗氧化性能好，因此作為通用型冷作模具鋼材料廣泛應(yīng)用于制造各種用途的冷作模具，例如形狀復(fù)雜的沖孔凹模、冷擠壓模、滾螺紋輪、冷剪切刀和精密量具等。然而，這類冷作模具鋼屬于萊氏體鋼，由于鋼中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析轉(zhuǎn)變過程中會形成大量共晶碳化物，導(dǎo)致鋼材的熱塑性差，在鍛造加工過程中容易出現(xiàn)表面裂紋7同時，盡管經(jīng)鍛造變形工序能夠破碎魚骨狀共晶碳化物，但受鍛造方向影響，大截面鋼材中的碳化物分布仍然是不均勻的；鋼中存在的大顆粒碳化物或碳化物分布不均勻嚴(yán)重時降低鋼的力學(xué)性能，并導(dǎo)致模具在熱處理過程中出現(xiàn)變形、開裂等質(zhì)量問題，并且隨鍛材尺寸增大，共晶碳化物不均勻度愈發(fā)嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性好、硬度高、耐沖擊性好、使用壽命長的冷作模具鋼及其制備方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份碳I. 12-1. 32%、硅 O. 25-0. 50%、錳 O. 20-0. 50%、鉻 11. 0-13. 0%、鑰 I. 20-1. 60%、鎢 2. 00-2. 60%、釩I. 40-1. 80%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。作為本發(fā)明冷作模具鋼的一種優(yōu)選，包括以下重量百分比的組份碳
I.16-1. 21%、硅 O. 25-0. 40%、錳 O. 20-0. 40%、鉻 11. 0-12. 0%、鑰 I. 20-1. 40%、鎢 2. 20-2. 40%、釩I. 50-1. 60%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。作為本發(fā)明冷作模具鋼的另一種優(yōu)選，包括以下重量百分比的組份碳I. 18%、娃O.30%、錳 O. 30%、鉻 11. 5%、鑰 I. 30%、鎢 2. 30%、釩 I. 55%，磷 O. 02% 以下，硫 O. 01% 以下，其余為鐵。本發(fā)明還提供了一種冷作模具鋼的制備方法，包括以下步驟(I)將鐵、碳、硅、錳、鉻、鑰、鎢、釩于1500-1600 V冶煉3_5h，吹氬氣攪拌1500-1600°C精煉l_2h，得初級鋼水；(2)將初級鋼水于1500-1600°c 60_80Pa下真空脫氣10_20min，得高純度鋼水；(3)將高純度鋼水于1400-1500 °C下澆筑，800-900 °C退火8_12h，降溫至400-500°C后靜置冷卻至室溫，得電渣棒；(4)將電渣棒用重量比為(7-8) (2-3)的氟石粉與氧化鋁的混合物重熔，重熔電
壓 60-65V，電流 10000-11000A，得鋼錠；(5)將鋼錠于800-900°C恒溫退火14_18h，1100-1200°C鍛造，得鍛材；(6)將鍛材800-900°C退火10_14h，即得冷作模具鋼。有益效果本發(fā)明提供的冷作模具鋼耐磨性好、硬度高、耐沖擊性好、熱處理變形小、使用壽命長。該冷作模具鋼適用于制造各種高精度、長壽命的冷作模具、刃具和量具，例如滾絲模、冷擠壓沖頭、形狀復(fù)雜的沖孔凹模、冷擠壓模、滾絲輪、搓絲輪、冷剪切刀和精密
量具等。本發(fā)明提供的冷作模具鋼的制備方法制備工藝簡單、工藝條件易于控制，適于工業(yè)化生產(chǎn)，能夠制備出耐磨性好、硬度高、耐沖擊性好、熱處理變形小、使用壽命長的冷作模具鋼。
具體實施例方式根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。實施例I冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 18%、硅O. 30%、錳O. 30%、鉻11. 5%、鑰I. 30%、鎢2. 30%、釩I. 55%，磷O. 02%以下，硫O. 01%以下，其余為鐵。其制備方法，包括以下步驟(I)將鐵、碳、硅、錳、鉻、鑰、鎢、釩于1500°C冶煉5h，吹氬氣攪拌1600V精煉Ih，得初級鋼水；(2)將初級鋼水于1500°C 80Pa下真空脫氣20min，得高純度鋼水；(3)將高純度鋼水于1400°C下澆筑，800°C退火8h，降溫至400°C后靜置冷卻至室溫，得電渣棒；(4)將電渣棒用重量比為7 3的氟石粉與氧化鋁的混合物重熔，重熔電壓65V，電流10000A，得鋼錠；(5)將鋼錠于800°C恒溫退火14h，1100°C鍛造，得鍛材；(6)將鍛材800°C退火14h，即得冷作模具鋼。實施例2冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 12%、硅O. 25%、錳O. 50%、鉻11. 0%、鑰I. 20%、鎢2. 00%、釩I. 40%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。(I)將鐵、碳、娃、猛、鉻、鑰、鶴、銀于1600°C冶煉3h，吹氬氣攪拌1500°C精煉此，得初級鋼水；(2)將初級鋼水于1600°C 60Pa下真空脫氣lOmin，得高純度鋼水；(3)將高純度鋼水于1500°C下澆筑，900°C退火12h，降溫至500°C后靜置冷卻至室
溫，得電渣棒；(4)將電渣棒用重量比為8 2的氟石粉與氧化鋁的混合物重熔，重熔電壓60V，電流11OOOA，得鋼錠；(5)將鋼錠于900°C恒溫退火18h，1200°C鍛造，得鍛材；(6)將鍛材900°C退火10h，即得冷作模具鋼。實施例3冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 32%、硅O. 50%、錳O. 20%、鉻13. 0%、鑰I. 60%、鎢2. 60%、釩I. 80%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。其制備方法同實施例I。實施例4冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 21%、硅O. 40%、錳O. 40%、鉻12. 0%、鑰I. 20%、鎢2. 40%、釩I. 60%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。其制備方法同實施例I。實施例5冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 16%、硅O. 25%、錳O. 20%、鉻11. 0%、鑰I. 40%、鎢2. 20%、釩I. 50%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。其制備方法同實施例I。實施例7冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 19%、硅O. 32%、錳O. 27%、鉻11. 7%、鑰I. 29%、鎢2. 28%、釩I. 56%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。其制備方法同實施例2。實施例8冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份 碳I. 27%、硅O. 41%、錳O. 22%、鉻12. 5%、鑰I. 47%、鎢2. 56%、釩I. 76%，磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。其制備方法同實施例2。實施例9測定實施例I至8的冷作模具鋼性能，結(jié)果見表I，測定方法如下硬度測定方法根據(jù)GB/T230. I ；表I冷作模具鋼的性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種冷作模具鋼，其特征在于包括以下重量百分比的組份碳I. 12-1. 32%、硅O.25-0. 50%、錳 O. 20-0. 50%、鉻 11. 0-13. 0%、鑰 I. 20-1. 60%、鎢 2. 00-2. 60%、釩 I. 40-1. 80%,磷O. 025%以下，硫O. 02%以下，其余為鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種冷作模具鋼，其特征在于包括以下重量百分比的組份碳 I. 16-1. 21%、硅 O. 25-0. 40%、錳 O. 20-0. 40%、鉻 11. 0-12. 0%、鑰 I. 20-1. 40%、鎢2.20-2. 40%、釩 I. 50-1. 60%，磷 O. 025% 以下，硫 O. 02% 以下，其余為鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種冷作模具鋼，其特征在于包括以下重量百分比的組份-M I. 18%、硅 O. 30%、錳 O. 30%、鉻 11. 5%、鑰 I. 30%、鎢 2. 30%、釩 I. 55%，磷 O. 02% 以下，硫O.01%以下，其余為鐵。
4.一種冷作模具鋼的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將鐵、碳、硅、錳、鉻、鑰、鎢、釩于1500-1600°C冶煉3-5h，吹氬氣攪拌1500_1600°C精煉I-2h,得初級鋼水；(2)將初級鋼水于1500-1600°C60-80Pa下真空脫氣10_20min，得高純度鋼水； (3)將高純度鋼水于1400-1500°C下澆筑，800-900°C退火8_12h，降溫至400-500°C后靜置冷卻至室溫，得電渣棒； (4)將電渣棒用重量比為(7-8):(2-3)的氟石粉與氧化鋁的混合物重熔，重熔電壓60-65V,電流 10000-11000A，得鋼錠； (5)將鋼錠于800-900°C恒溫退火14-18h，1100-1200°C鍛造，得鍛材； (6)將鍛材800-900°C退火10-14h，即得冷作模具鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種冷作模具鋼，包括以下重量百分比的組份碳1.12-1.32%、硅0.25-0.50%、錳0.20-0.50%、鉻11.0-13.0％、鉬1.20-1.60％、鎢2.00-2.60％、釩1.40-1.80%，磷0.025%以下，硫0.02%以下，其余為鐵。該冷作模具鋼耐磨性好、硬度高、熱處理變形小、使用壽命長，主要用于制造滾絲模、冷擠壓沖頭等。
文檔編號C22C38/24GK102978517SQ201210545009
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者朱小坤 申請人:江蘇天工工具有限公司