一種含銅高拋光模具鋼及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含銅高拋光模具鋼及其制造工藝，該模具鋼的合金化學(xué)成分中各主要合金元素的質(zhì)量百分比為：C 0.08～0.12%，Si≤0.40%，Mn≤0.40%，Cr 0.50～1.00%，Mo 0.15～0.40%，Ni1.50～2.00%，Cu0.40～0.60%，Al0.50～0.80%，V≤0.40%，P＜0.015%，S＜0.010%，F(xiàn)e余量；本發(fā)明熱作模具鋼通過配料、冶煉、澆濤，然后電渣重熔；高溫擴散熱處理，然后多向鍛造熱加工，及鍛后控制冷卻；再進行二次碳化物細化熱處理和等溫退火處理；最后進行淬火和回火熱處理。本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的熱作模具鋼具有高的抗熱疲勞性能、高熱穩(wěn)定性、以及高韌性。
【專利說明】
一種含銅高拋光模具鋼及其制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于合金鋼技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種合金化模具鋼，特別涉及一種含銅高拋光模具鋼及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展，對模具的用量越來越大，對模具材料的性能要求也越來越高，尤其是高拋光和高耐磨性等。在汽車制造業(yè)、家電、電子通信等的發(fā)光元器件生產(chǎn)均用到模具。這些模具要求要有高拋光和高耐磨性，目前使用的大多是進口的NAK80鋼或NAK55鋼等材料來制造這些模具。但是NAK80鋼或NAK55鋼塑韌性較差，不適用于型腔復(fù)雜或型腔較深的模具，并且對拋光加工工藝要求嚴(yán)格，增加模具制作難度。而且NAK80鋼或NAK55鋼材白點敏感性較強，模具容易隨著時間而出現(xiàn)微裂紋并且不斷延伸而開裂，甚至在模具鋼的生產(chǎn)過程中即出現(xiàn)白點而報廢。這將大大增加制造成本和風(fēng)險。特別是2012年以來的全球經(jīng)濟底迷環(huán)境下，節(jié)約資源和降低成本是汽車制造業(yè)的一大瓶頸。
[0003]因此，研發(fā)一種能夠降低生產(chǎn)風(fēng)險、模具開裂風(fēng)險且能夠提高模具鋼的塑韌性的的含銅高拋光模具鋼及其制備工藝是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠降低生產(chǎn)風(fēng)險、模具開裂風(fēng)險且能夠提高模具鋼的塑韌性的的含銅高拋光模具鋼。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種含銅高拋光模具鋼，其創(chuàng)新點在于:所述模具鋼的化學(xué)成分中各主要合金元素的質(zhì)量百分比為:C 0.08?0.12%，Si彡0.40%,Mn ^0.40%,Cr 0.50?1.00%，Mo 0.15?0.40%，Ni1.50?2.00%，Cu0.40?0.60%，八10.50?0.80%，￥彡0.40%，卩<0.015%，5<0.010%，卩6余量。
[0006]進一步地，所述模具鋼的化學(xué)成分中各主要合金元素的最佳質(zhì)量百分比為:C為0.10%，Si為 0.30%,Mn 為0.30%，Cr為 0.60%，Μο為 0.30%,Ni 為I.80%，Cu為0.60，A1為0.60%，V為 0.15%，P<0.010%，S<0.005%，F(xiàn)e余量。
[0007]本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種含銅高拋光模具鋼的制備工藝。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種上述權(quán)利要求1所述含銅高拋光模具鋼的制備工藝，其創(chuàng)新點在于:所述制備工藝包括如下步驟:
(1)冶煉:按含銅高拋光模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進行配料、電弧爐冶煉和精煉，然后進行二次電渣重熔；
(2)高溫擴散熱處理:采用多級升溫方式升溫加熱爐，分別在6000C、8000C和1100 °C等溫;最后再升溫至1100?1180 °C，到溫均溫后保溫時間為1?15h;
(3)鍛造熱加工:將經(jīng)過高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1100?11800C，并在此溫度范圍內(nèi)進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多800°C； (4)鍛后冷卻::鋼錠鍛造熱加工后進行空冷，至溫度降到200°C以下裝退火加熱爐；
(5)退火熱處理:加熱溫度為830?880°C，保溫時間為10?15h，然后隨爐緩冷至250 °C以下；
(6)擴氫回火處理:加熱溫度為630?680°C，保溫時間為30?45h，然后隨爐緩冷至150°C以下出爐；
(7)淬火及回火熱處理:加熱至870?920°C，然后冷卻至200°C以下；隨后進行520?5500C回火處理，回火保溫4?8小時。
[0009]進一步地，所述步驟(7)中的冷卻方式為油冷或水冷或風(fēng)冷。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明含銅高拋光模具鋼利用N1-Cu-Al-Mo多合金元素的合金化作用特點，適當(dāng)減少鋼中碳含量而增加強碳化物形成元素Mo，保證鋼的淬透性的同時提高鋼的淬硬性和耐磨性，并且提高鋼的硬度均勻性而獲得好的拋光性能；與NAK80或NAK55鋼相比較，具有較好的塑韌性，大大降低模具開裂的風(fēng)險，可用于型腔復(fù)雜的模具，這擴大高了鋼的使用范圍；同時，本發(fā)明鋼種由于降低了鋼中Ni含量而降低了鋼的白點敏感性，從而降低生產(chǎn)風(fēng)險和模具開裂風(fēng)險；
結(jié)合以上特點，與NAK80或NAK55鋼相比，本發(fā)明鋼種具有高拋光性能和較好的塑韌性，并且降低了鋼的白點敏感性，這為我國制造業(yè)尤其是汽車制造業(yè)和家電及電子通信制造業(yè)帶來巨大的貢獻，并且提高我國模具鋼制造水平和市場競爭力。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0012]圖1為本發(fā)明含銅高拋光模具鋼CCT曲線。
[0013]圖2為本發(fā)明含銅高拋光模具鋼淬火和回火溫度與硬度的關(guān)系曲線。
[0014]圖3為本發(fā)明含銅高拋光模具鋼的金相組織。
【具體實施方式】
[0015]下面的實施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
[0016]本發(fā)明的含銅高拋光模具鋼其成分設(shè)計的理論依據(jù)如下所述:本發(fā)明含銅高拋光模具鋼利用N1-Cu-Al-Mo多合金元素的合金化作用特點，適當(dāng)減少鋼中碳含量而增加強碳化物形成元素Mo，保證鋼的淬透性的同時提高鋼的淬硬性和耐磨性，并且提高鋼的硬度均勻性而獲得好的拋光性能;與NAK80或NAK55鋼相比較，具有較好的塑韌性，大大降低模具開裂的風(fēng)險，可用于型腔復(fù)雜的模具，這擴大高了鋼的使用范圍；同時，本發(fā)明鋼種由于降低了鋼中Ni含量而降低了鋼的白點敏感性，從而降低生產(chǎn)風(fēng)險和模具開裂風(fēng)險。
[0017]實施例1
本實例中，采用含銅高拋光模具鋼的合金組成成分及其重量百分比如下:
C: 0.10%,Si: 0.30%,Mn:0.30%,Cr:0.60%,Mo: 0.30%,Ni:1.80%,Cu:0.60%,Al:
0.60%,V: 0.15%,P:0.010%,S:0.005%, Fe余量。
[0018]本實施例中，含銅尚拋光t旲具鋼的制備工藝具體步驟如下: (1)冶煉:按含銅高拋光模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進行配料、電弧爐冶煉和精煉，然后進行二次電渣重熔；
(2)高溫擴散熱處理:采用多級升溫方式升溫加熱爐，分別在6000C、8000C和1100 °C等溫;最后再升溫至1100?1180 °C，到溫均溫后保溫時間為1?15h;
(3)鍛造熱加工:將經(jīng)過高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1100?11800C，并在此溫度范圍內(nèi)進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多800°C；
(4)鍛后冷卻::鋼錠鍛造熱加工后進行空冷，至溫度降到200°C以下裝退火加熱爐；
(5)退火熱處理:加熱溫度為830?880°C，保溫時間為10?15h，然后隨爐緩冷至250 °C以下；
(6)擴氫回火處理:加熱溫度為630?680°C，保溫時間為30?45h，然后隨爐緩冷至150°C以下出爐；
(7)淬火及回火熱處理:加熱至870?920°C，然后采用油冷或水冷或風(fēng)冷冷至200 °C以下；隨后進行520?550°C回火處理，回火保溫4?8小時。
[0019]實施例2
本實例中，采用含銅高拋光模具鋼的合金組成成分及其重量百分比如下:
C: 0.08%,Si: 0.20%,Mn:0.20%,Cr:0.50%,Mo: 0.15%,Ni:1.50%,Cu:0.40%,Al:
0.50%,V: 0.10%,P:0.005%,S:0.002%, Fe余量。
[0020]本實施例中，含銅尚拋光t旲具鋼的制備工藝具體步驟如下:
(1)冶煉:按含銅高拋光模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進行配料、電弧爐冶煉和精煉，然后進行二次電渣重熔；
(2)高溫擴散熱處理:采用多級升溫方式升溫加熱爐，分別在6000C、8000C和1100 °C等溫;最后再升溫至1100?1180 °C，到溫均溫后保溫時間為1?15h;
(3)鍛造熱加工:將經(jīng)過高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1100?11800C，并在此溫度范圍內(nèi)進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多800°C；
(4)鍛后冷卻::鋼錠鍛造熱加工后進行空冷，至溫度降到200°C以下裝退火加熱爐；
(5)退火熱處理:加熱溫度為830?880°C，保溫時間為10?15h，然后隨爐緩冷至250 °C以下；
(6)擴氫回火處理:加熱溫度為630?680°C，保溫時間為30?45h，然后隨爐緩冷至150°C以下出爐；
(7)淬火及回火熱處理:加熱至870?920°C，然后采用油冷或水冷或風(fēng)冷冷至200 °C以下；隨后進行520?550°C回火處理，回火保溫4?8小時。
[0021]實施例3
本實例中，采用含銅高拋光模具鋼的合金組成成分及其重量百分比如下:
C:0.12%,Si:0.40%,Mn:0.40%, Cr:1.0%,Mo: 0.40%,N1:2.0%，Cu:0.50%，A1: 0.80%,V: 0.40%,P:0.015%,S:0.001%, Fe余量。
[0022]本實施例中，含銅尚拋光t旲具鋼的制備工藝具體步驟如下:
(I)冶煉:按含銅高拋光模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進行配料、電弧爐冶煉和精煉，然后進行二次電渣重熔；
(2)高溫擴散熱處理:采用多級升溫方式升溫加熱爐，分別在6000C、8000C和1100 °C等溫;最后再升溫至1100?1180 °C，到溫均溫后保溫時間為1?15h;
(3)鍛造熱加工:將經(jīng)過高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1100?11800C，并在此溫度范圍內(nèi)進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多800°C；
(4)鍛后冷卻::鋼錠鍛造熱加工后進行空冷，至溫度降到200°C以下裝退火加熱爐；
(5)退火熱處理:加熱溫度為830?880°C，保溫時間為10?15h，然后隨爐緩冷至250 °C以下；
(6)擴氫回火處理:加熱溫度為630?680°C，保溫時間為30?45h，然后隨爐緩冷至150°C以下出爐；
(7)淬火及回火熱處理:加熱至870?920°C，然后采用油冷或水冷或風(fēng)冷冷至200 °C以下；隨后進行520?550°C回火處理，回火保溫4?8小時。
[0023]本發(fā)明含銅高拋光模具鋼經(jīng)過上述冶煉及鍛造熱加工和熱處理后，最終成品規(guī)格為(長*寬*厚)2500mm*800mm*300mm模塊，取樣進行性能測試:
相變特性:相變點:Ac 1、Ac3和Ms點測試結(jié)果分別為736 °C、809 °C和340 °C ;其0^曲線如圖1所示；
回火特性:回火硬度隨回火溫度變化的特性曲線如圖2所示；
顯微組織:本發(fā)明模具鋼的顯微組織如圖3所示。
[0024]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種含銅高拋光模具鋼，其特征在于:所述模具鋼的化學(xué)成分中各主要合金元素的質(zhì)量百分比為:c 0.08 ?0.12%，Si ^ 0.40%, Mn ^ 0.40%, Cr 0.50?I.00%，Mo 0.15 ?0.40%，Nil.50?2.00%，Cu0.40?0.60%，A10.50?0.80%，V<0.40%，P<0.015%，S<0.010%，F(xiàn)e余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含銅高拋光模具鋼，其特征在于:所述模具鋼的化學(xué)成分中各主要合金元素的最佳質(zhì)量百分比為:C為0.10%，Si為0.30%,Mn為0.30%，Cr為0.60%,Mo為 0.30%,Ni 為 1.80%，Cu為0.60，Α1 為 0.60%，V為 0.15%，P<0.010%，S<0.005%，F(xiàn)e余量。3.—種上述權(quán)利要求1所述含銅高拋光模具鋼的制備工藝，其特征在于:所述制備工藝包括如下步驟: (1)冶煉:按含銅高拋光模具鋼的化學(xué)成分及重量百分比進行配料、電弧爐冶煉和精煉，然后進行二次電渣重熔； (2)高溫擴散熱處理:采用多級升溫方式升溫加熱爐，分別在6000C、800°C和1100°C等溫;最后再升溫至1100?1180 °C，到溫均溫后保溫時間為1?15h; (3)鍛造熱加工:將經(jīng)過高溫擴散熱處理的鋼錠降溫至1100?1180°C，并在此溫度范圍內(nèi)進行多向鍛造加工，采用兩鐓兩拔鍛造方式，鍛造壓縮比多3，總鍛比多6，終鍛溫度多800°C； (4)鍛后冷卻::鋼錠鍛造熱加工后進行空冷，至溫度降到200°C以下裝退火加熱爐； (5)退火熱處理:加熱溫度為830?880°C，保溫時間為10?15h，然后隨爐緩冷至250°C以下； (6)擴氫回火處理:加熱溫度為630?680°C，保溫時間為30?45h，然后隨爐緩冷至150°C以下出爐； (7)淬火及回火熱處理:加熱至870?920°C，然后冷卻至200°C以下；隨后進行520?5500C回火處理，回火保溫4?8小時。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含銅高拋光模具鋼的制備工藝，其特征在 于:所述步驟(7)中的冷卻方式為油冷或水冷或風(fēng)冷。
【文檔編號】C21D1/26GK105950991SQ201610315652
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】周青春, 徐衛(wèi)明, 顧金才, 葛建輝, 錢強, 趙博偉, 丁勇, 王小飛, 宋小亮
【申請人】如皋市宏茂重型鍛壓有限公司