一种热锻模用钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热锻模用钢及其制备方法，所述热锻模用钢以质量百分比计包括，0.30

【技术实现步骤摘要】
一种热锻模用钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金冶炼
，特别涉及一种热锻模用钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]热锻模作为重要的基础工业装备，主要用于再结晶温度以上的固态金属锻造成型。广泛应用于汽车工业、机械制造业领域。热锻模在锻造过程中受到复杂的热、机械载荷作用，其使用寿命普遍偏低，直接影响了锻件的生产成本和企业的经济效益。
[0003]目前，H13(4Cr5MoSiV1)钢是使用最广泛的热锻模具钢。随着锻模材料向长使用寿命、型腔尺寸要求严格的精密锻模方向发展的趋势，H13钢作为中耐热型热作模具钢，其高温红硬性差，耐磨性存在不足。
[0004]因此，需开发出高耐冷热疲劳、高耐磨性、高热稳定性钢种满足市场需求。

技术实现思路

[0005]为了提高热锻模具钢的性能，本专利技术提供了一种热锻模用钢，以质量份计包括。
[0006]0.30
‑
0.45％的C，0.30
‑
0.60％的Si，0.30
‑
0.55％的Mn，≤0.010％的P，≤0.001％的S，5.00
‑
5.50％的Cr，2.85
‑
3.15％的Mo，0.45
‑
0.65％的V，≤0.15％的Ni，≤0.20％的Cu，0.010
‑
0.030％的Nb，≤0.0120％的N，≤0.00015％的H，≤0.0020％的O，余量为铁及不可避免的杂质。
[0007]本专利技术还提供了上述的热锻模用钢的制备方法，包括，
[0008]将热锻模用钢原料依次进行UHP炉冶炼、AOD炉冶炼、LF炉冶炼和VD精炼得到合金液，所述热锻模用钢原料包括废钢、生铁、高铬铁、钼铁、钒铁和铌铁；
[0009]将所述合金液浇注得到合金锭；
[0010]将所述合金锭依次进行一次退火、电渣重熔、模块锻造、二次退火以及细化组织和碳化物热处理得到热锻模用钢。
[0011]进一步地，所述UHP炉冶炼包括，
[0012]将废钢和生铁熔清得到钢液；
[0013]氧化期时，根据钢液中的P含量加入第一批石灰；
[0014]氧化期结束，钢液温度≥1630℃时，调整P含量≤0.005wt％和C含量≥0.06wt％，将钢液温度升至≥1680℃加入第一批硅铁后出钢。
[0015]进一步地，所述AOD炉冶炼包括，
[0016]将UHP炉冶炼所得钢液加入带有垫底石灰和增碳剂的AOD炉；
[0017]当钢液温度≥1520℃时，将第二批硅铁和第二批石灰加入AOD炉；
[0018]随后，当钢液温度为≥1630℃，将钼铁和第三批石灰加入AOD炉；
[0019]然后，当钢液温度为≥1640℃且钢液中C含量≥0.5wt％前，将高铬铁和第四批石灰加入AOD炉；
[0020]最后，将第三批硅铁和萤石加入AOD炉还原1
‑
5min后加入钒铁和铝锭继续还原5
‑
10min，控制渣量1200
‑
1500kg出钢。
[0021]进一步地，所述LF炉冶炼包括，
[0022]钢液进入LF炉后以钢液质量的0.06％喂入铝线，根据精炼终渣成分控制要求向钢液中加入精炼渣和第五批石灰，以及分批加入钢渣友；
[0023]当钢液温度≥1620℃且S含量≤0.003wt％时，向钢液中加入铌铁和喂入钙硅线进行钙处理，钙处理结束后出钢。
[0024]进一步地，所述VD精炼包括，
[0025]钢液进入VD炉后除渣使渣厚为60
‑
100mm；
[0026]在VD炉极限真空度≤67Pa保持15min或15min以上，在真空度≤1000Pa时以流量150
‑
300L/min吹氩；
[0027]破空前1
‑
2min，将氩气流量调整至20
‑
50L/min，破空后，在钢液温度为1535
‑
1545℃时出钢。
[0028]进一步地，所述浇注包括，
[0029]在保护气下，将所述合金液吊包浇注，控制合金液中气体含量。
[0030]进一步地，所述一次退火包括，
[0031]将所述合金锭在850
‑
870℃保温13
‑
17h，保温结束以降温速度≤40℃/h冷却至150
‑
300℃。
[0032]进一步地，所述模块锻造包括，
[0033]在电渣重熔后的铸锭在1265
‑
1285℃保温30
‑
40h均质化处理后，钢锭进行3次模块锻造，出炉后镦粗到1/2高度+FM法组合的锻造开坯；开锻温度≥1160℃得到第一锻造锻坯；1170
‑
1200℃回炉保温，保温时间≥2h，保温结束出炉拔长锻造得到第二锻造锻坯；1180
‑
1190℃温度回炉再烧≥2.5h；最后一火次出炉直接拔长锻造模块，快锻终锻温度≥870℃，锻后模块水冷后空冷。
[0034]进一步地，所述二次退火包括，将模块锻造所得模块完成空冷后在860
‑
880℃保温20
‑
25h，随后降温至740
‑
760℃保温25
‑
30h；
[0035]所述细化组织和碳化物热处理包括，将完成二次退火的模块加热至1050
‑
1080℃后出炉空冷至大面表面中心区温度为900
‑
930℃；随后水冷至中心区温度为400
‑
450℃；最后空冷至大面表面中心区温度为210
‑
230℃得到冷却后模块；将冷却后模块入炉在860
‑
880℃保温12
‑
20h；随后降温至730
‑
750℃保温15
‑
25h；最后降温至320
‑
360℃。
[0036]相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果：
[0037]改进热锻模用钢的成分配比，采用中碳以保证淬硬性、韧性和导热性；高钼增加热红硬性能及蠕变破裂强度，同时细化晶粒、提高韧性和减少钢的回火脆性；硅降低到0.30％
‑
0.60％减轻带状偏析，提高冲击韧性，同时提高热传导性能；加钒细化组织和晶粒，钒和钼的加入，在回火时析出细小的碳化物，起到二次硬化的作用，保证钢具有高的硬度和耐磨性；加入铌提高高温硬度、抗软化能力和冷、热疲劳抗力。同时，严格控制热锻模用钢制备的各项工艺，使用UHP炉冶炼、AOD炉冶炼、LF炉冶炼和VD精炼，采用合理的均质化处理和镦粗+FM法组合锻造开坯锻造工艺，使钢材中碳化物细小、均匀。
[0038]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热锻模用钢，以质量百分比计包括，0.30
‑
0.45％的C，0.30
‑
0.60％的Si，0.30
‑
0.55％的Mn，≤0.010％的P，≤0.001％的S，5.00
‑
5.50％的Cr，2.85
‑
3.15％的Mo，0.45
‑
0.65％的V，≤0.15％的Ni，≤0.20％的Cu，0.010
‑
0.030％的Nb，≤0.0120％的N，≤0.00015％的H，≤0.0020％的O，余量为铁及不可避免的杂质。2.一种权利要求1所述的热锻模用钢的制备方法，其特征在于，包括，将热锻模用钢原料依次进行UHP炉冶炼、AOD炉冶炼、LF炉冶炼和VD精炼得到合金液，所述热锻模用钢原料包括废钢、生铁、高铬铁、钼铁、钒铁和铌铁；将所述合金液浇注得到合金锭；将所述合金锭依次进行一次退火、电渣重熔、模块锻造、二次退火以及细化组织和碳化物热处理得到热锻模用钢。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述UHP炉冶炼包括，将废钢和生铁熔清得到钢液；氧化期时，根据钢液中的P含量加入第一批石灰；氧化期结束，钢液温度≥1630℃时，调整P含量≤0.005wt％和C含量≥0.06wt％，将钢液温度升至≥1680℃加入第一批硅铁后出钢。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述AOD炉冶炼包括，将UHP炉冶炼所得钢液加入带有垫底石灰和增碳剂的AOD炉；当钢液温度≥1520℃时，将第二批硅铁和第二批石灰加入AOD炉；随后，当钢液温度为≥1630℃，将钼铁和第三批石灰加入AOD炉；然后，当钢液温度为≥1640℃且钢液中C含量≥0.5wt％前，将高铬铁和第四批石灰加入AOD炉；最后，将第三批硅铁和萤石加入AOD炉还原1
‑
5min后加入钒铁和铝锭继续还原5
‑
10min，控制渣量1200
‑
1500kg出钢。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述LF炉冶炼包括，钢液进入LF炉后以钢液质量的0.06％喂入铝线，根据精炼终渣成分控制要求向钢液中加入精炼渣和第五批石灰，以及分批加入钢渣友；当钢液温度≥1620℃且S含量≤0.003wt％时，向钢液中加入铌铁和喂入钙硅线进行钙处理，钙处理结束后出钢。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述VD精炼包括，钢液进入VD炉后除渣使渣厚为60
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：任金桥，谢珍勇，文泽龙，师宇，蔡武，胡峰荣，王建，何盛，张璨，唐佳丽，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：