稀土热作模具钢及其制备方法技术

稀土热作模具钢及其制备方法，涉及稀土钢技术领域，特别是属于一种稀土热作模具钢及其制备方法。包括如下质量分数的组分：C：0.35%～0.45%，Mn：0.50%～0.90%，Si：0.20%～0.50%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.3%～1.5%，Cr：2.80%～3.20%，Mo：1.40%～1.60%，V：0.10%～0.18%，Al：0.025%～0.045%，La：0.0045%～0.0060%，Ce：0.0010%～0.015%。本发明专利技术具有高强度、高韧性及高热稳定性等特征，能够延长模具使用寿命，加快生产节奏，获得大量应用求的积极效果。获得大量应用求的积极效果。获得大量应用求的积极效果。

【技术实现步骤摘要】
稀土热作模具钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及稀土钢
，特别是属于一种稀土热作模具钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]热作模具作为重要的基础工艺装备，主要用于固态金属的锻造及压铸成型，广泛应用于汽车工业、机械制造等领域。热作模具在工作过程中承受复杂的热
‑
机械载荷作用，其使用寿命普遍偏低，直接影响到锻件的生产成本和生产节奏，进而严重影响到企业的经济效益。在国外，热锻模费用占生产成本的8%～15%，而国内则高达30%～40%。为满足现代制造业发展需求，中国模具工业学会强调了模具可靠性与使用寿命的重要性。影响模具可靠性与使用寿命的主要因素包括模具结构设计、加工制造工艺、模具材质选用、热处理工艺与表面强化、润滑及使用维护等。在模具失效的诸多因素中，由于模具材料和模具热处理工艺不当引起的失效约占70%。有此可知，对模具材质的选材及优化提出了更高的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术是针对现行广泛使用的H13热作模具钢使用寿命不足，热稳定欠佳的缺陷而提供一种稀土热作模具钢及其制备方法，以达到高强度、高韧性及高热稳定性等特征，从而达到延长模具使用寿命及加快生产节奏，获得大量应用求的目的。
[0004]本专利技术所提供的一种稀土热作模具钢，其特征是，包括如下质量分数的组分：C：0.35%～0.45%，Mn：0.50%～0.90%，Si：0.20%～0.50%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.3%～1.5%，Cr：2.80%～3.20%，Mo：1.40%～1.60%，V：0.10%～0.18%，Al：0.025%～0.045%，La：0.0045%～0.0060%，Ce：0.0010%～0.015%。
[0005]进一步，包括如下质量分数的组分：C：0.38%～0.42%，Mn：0.60%～0.80%，Si：0.36%～0.44%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.42%～1.48%，Cr：2.90%～3.10%，Mo：1.45%～1.55%，V：0.14%～0.18%，Al：0.028%～0.040%，La：0.0049%～0.0055%，Ce：0.0011%～0.014%。
[0006]进一步，包括如下质量分数的组分：C：0.39%～0.41%，Mn：0.65%～0.72%，Si：0.38%～0.41%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.44%～1.47%，Cr：2.95%～3.05%，Mo：1.49%～1.52%，V：0.15%～0.17%，Al：0.031%～0.037%，La：0.0050%～0.0054%，Ce：0.0012%～0.013%。
[0007]本专利技术所提供的稀土热作模具钢的制备方法，包括以下步骤：电弧炉（EAF）冶炼
→
LF炉精炼
→
VD真空脱气
→
氩气保护浇注电极坯
→
电极火焰切割冒口
→
电极坯磨削
→
氩气保护电渣重熔
→
电渣锭高温扩散退火
→
锻造
→
退火
→
熔检性能试验
→
粗加工
→
探伤
→
半精加工
→
调质
→
理化检验
→
交验，当钢中自由氧[O]≦5ppm且精炼渣中(FeO)≦0.5%，钢液进行VD真空脱气处理；按照La：Ce=3：7的比例制成混和稀土，封装入洁净的钢管内，其中，La：0.0045%～0.0060%, Ce：0.0010%～0.015%； 将封装于洁净钢管内的La和Ce稀土合金采用压入法压入到钢液面以450mm～550mm的方式加入到钢水中，同时适当增大底吹氩气流量
使钢液面不裸露。
[0008]进一步，本专利技术所提供的稀土热作模具钢的制备方法，包括以下步骤：步骤1，超高功率电弧炉EAF冶炼；步骤2，LF炉白渣精炼；步骤3，VD真空脱气；当钢中自由氧[O]≦5ppm且精炼渣中(FeO)≦0.5%，钢液进行VD真空脱气处理；按照La：Ce=3：7的比例制成混和稀土，封装入洁净的钢管内，其中，La：0.0045%～0.0060%, Ce：0.0010%～0.015%；将封装于洁净钢管内的La和Ce稀土合金采用压入法压入到钢液面以450mm～550mm的方式加入到钢水中，同时适当增大底吹氩气流量使钢液面不裸露；步骤4，氩气保护气氛下浇注电极坯；步骤5，火焰切割电极坯冒口；步骤6，电极坯磨削加工制成自耗电极；步骤7，氩气保护下电渣重熔：电渣重熔过程中采用同材质的碎屑作为电渣重熔引弧剂基料，引弧剂基料加工成长度为20mm～30mm，宽度为10mm～15mm的尺寸；金属碎屑引弧剂基料与三七渣（30% Al2O3+70% CaF2)按比例制成电渣重熔引弧剂铺入电渣炉炉底，铺入量与结晶器规格相同；步骤8，电渣锭高温扩散加热；步骤9，锻造：采用三次镦粗拔长的变形方式锻造；步骤10，退火；步骤11，性能试验；步骤12，超声探伤；步骤13，半精加工；步骤14，调质处理；步骤15，理化检测；步骤16，交验。
[0009]进一步，在冶炼过程中，引弧剂基料与三七渣（30% Al2O3+70% CaF2)按质量比5：1制成电渣引弧剂铺入电渣炉炉底。
[0010]进一步，在锻造过程中，高温扩散退火加热温度为1260℃，扩散时间为30h。
[0011]进一步，在锻造过程中，采用三次镦粗拔长的变形方式开坯，其中一火加热温度1260℃，二火加热温度1220℃，三火加热温度1190℃，其中镦粗比≥2，总锻比≥5。
[0012]进一步，在调质过程中，奥氏体化均质化温度为950℃，回火温度为565℃，回火采用两次回火。
[0013]进一步，当钢中自由氧[O]≦5ppm且精炼渣中(FeO)≦0.5%，钢液进行VD真空脱气处理；按照La：Ce=3：7的比例制成混和稀土，封装入洁净的钢管内，其中，La：0.0049%～0.0055%，Ce：0.0011%～0.014%； 将封装于洁净钢管内的La和Ce稀土合金采用压入法压入到钢液面以455mm～475mm的方式加入到钢水中，同时适当增大底吹氩气流量使钢液面不裸露。
[0014]本专利技术所提供的稀土热作模具钢及其制备方法，在冶炼过程中，钢液进行VD真空处理后，加入La：0.0045%～0.0060%和Ce：0.0010%～0.015%的混和稀土，选择在VD真空脱气处理后加入，加入的稀土合金封装入提前准备好的洁净的钢管内。再将装入稀土的钢管压入钢液面以下450mm～550mm钢液中，这样可以充分发挥稀土元素的有益作用，提高钢的强度、韧性及热稳定性指标。
[0015]在电渣重熔冶炼过程中，引弧剂基料与三七渣（30% Al2O3+70% CaF2)按质量比5：1的比例制成电渣重熔引弧剂铺入电渣炉炉底，这样操作可以避免传统含Ti引弧剂中的Ti污染钢液。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土热作模具钢，其特征是，包括如下质量分数的组分：C：0.35%～0.45%，Mn：0.50%～0.90%，Si：0.20%～0.50%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.3%～1.5%，Cr：2.80%～3.20%，Mo：1.40%～1.60%，V：0.10%～0.18%，Al：0.025%～0.045%，La：0.0045%～0.0060%，Ce：0.0010%～0.015%。2.根据权利要求1所述的稀土热作模具钢，其特征是，包括如下质量分数的组分：C：0.38%～0.42%，Mn：0.60%～0.80%，Si：0.36%～0.44%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.42%～1.48%，Cr：2.90%～3.10%，Mo：1.45%～1.55%，V：0.14%～0.18%，Al：0.028%～0.040%，La：0.0049%～0.0055%，Ce：0.0011%～0.014%。3.根据权利要求1所述的稀土热作模具钢，其特征是，包括如下质量分数的组分：C：0.39%～0.41%，Mn：0.65%～0.72%，Si：0.38%～0.41%，S≦0.005%，P≦0.010%，Ni：1.44%～1.47%，Cr：2.95%～3.05%，Mo：1.49%～1.52%，V：0.15%～0.17%，Al：0.031%～0.037%，La：0.0050%～0.0054%，Ce：0.0012%～0.013%。4.一种稀土热作模具钢的制备方法，其特征是，包括以下步骤：电弧炉（EAF）冶炼
→
LF炉精炼
→
VD真空脱气
→
氩气保护浇注电极坯
→
电极火焰切割冒口
→
电极坯磨削
→
氩气保护电渣重熔
→
电渣锭高温扩散退火
→
锻造
→
退火
→
熔检性能试验
→
粗加工
→
探伤
→
半精加工
→
调质
→
理化检验
→
交验，当钢中自由氧[O]≦5ppm且精炼渣中(FeO)≦0.5%，钢液进行VD真空脱气处理；按照La：Ce=3：7的比例制成混和稀土，封装入洁净的钢管内，其中，La：0.0045%～0.0060%, Ce：0.0010%～0.015%； 将封装于洁净钢管内的La和Ce稀土合金采用压入法压入到钢液面以450mm～550mm的方式加入到钢水中，同时适当增...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚东，虢洪沂，牟玉芳，葛慧超，王亚男，牟雪萍，
申请(专利权)人：日照市质量检验检测研究院，
类型：发明
国别省市：