一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法技术

本发明专利技术涉及一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法，属于冶金行业技术领域。所述方法包括电渣锭均质化、开坯锻造、锻坯均质化、精锻工序；开坯锻造工序采用一镦两拔+一次换向方式分两火完成，第一火为单向拔长，采用X、Y交叉开扁方式进行变形；第二火为轴向镦粗+换向拔长，镦粗比≥2.5；精锻工序采用一镦一拔+一次换向方式，镦粗比≥2.5。本发明专利技术采用两次均质化+两镦三拔的锻造方法，有利于充分破碎铸态枝晶和液析碳化物，可彻底消除带状偏析，显著提高组织均匀性和冲击韧性，工艺可操作性强，效率更高，所得H13钢产品退火组织级别达到AS4以上水平，热处理后硬度45

【技术实现步骤摘要】
一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法


[0001]本专利技术属于冶金行业
，涉及一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法。

技术介绍

[0002]H13钢是一种中碳中合金热作模具钢，具有优异的综合性能，被广泛应用于热锻模、铝合金压铸模和热挤压模。H13钢热作模具在服役过程中，模腔需承受反复的加热和冷却，同时还受到一定的冲击作用，冷热疲劳是H13模具最主要的失效形式。冲击韧性和等向性能是影响H13模具疲劳寿命的关键指标，为提高H13钢冲击性能，通常采用均质化+多向锻造手段减轻带状偏析，从而提高组织均匀性和横向冲击韧性。NADVCA#207
‑
2003标准要求，横向冲击功≥10.84J，即为超级优质钢。
[0003]为获得较好的扩散效果，需提高均质化温度或延长保温时间，尤其是大规格电渣锭生产时，由于电渣锭心部枝晶偏析严重，块状液析碳化物数量多、尺寸大，均质化时长通常高于30h，生产周期长，氧化烧损十分严重，经济性较差。同时，绝大多数国产大规格H13锻材的横向冲击功不超15J，虽满足NADCA标准中的超级优质钢指标，但在使用过程中依然与进口钢存在较大差距。因此，通过合理工艺设计，开发高效的均质化处理方法，在确保大规格锻材产品高等向性基础上，提高元素扩散效率，缩短工艺周期，对H13钢锻材产品的提质增效具有重大的现实意义。

技术实现思路

[0004]针对大规格H13锻材冲击韧性偏低，均质化时间长，生产效率不高等问题，本专利技术提供一种提高H13钢冲击性能的高效均质化处理方法，以提高H13钢冲击性能和经济性。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法，包括电渣锭均质化、开坯锻造、锻坯均质化、精锻工序；（1）电渣锭均质化工序：将温度≥500℃的H13电渣锭进行热装炉，在1260～1280℃保温10～14h；（2）开坯锻造工序：采用一镦两拔+一次换向方式分两火完成，第一火为单向拔长，采用X、Y交叉开扁方式进行变形，锻前喷水冷却至电渣锭表面950～1000℃；第二火为轴向镦粗+换向拔长，镦粗比≥2.5；（3）锻坯均质化工序：锻坯回炉于1240～1260℃保温10～14h；（4）精锻工序：采用一镦一拔+一次换向方式，镦粗比≥2.5。
[0006]进一步的，所述电渣锭均质化工序，电渣锭热装炉后先升温至800～850℃预热保温2～4h，再升温至1260～1280℃，升温速率50～120℃/h。
[0007]进一步的，所述开坯锻造工序，电渣锭降温至1200～1220℃保温1.5～2h后进行开坯锻造。
[0008]进一步的，所述精锻工序，锻坯降温至1200～1220℃保温1.5～2h后进行精锻；锻
后风冷至250～350℃，再砂冷至室温。
[0009]进一步的，精锻得到的H13钢产品为φ240～450mm圆钢或截面尺寸240～450mm
×
610～810mm的模块。
[0010]进一步的，得到的H13钢产品在心部取样，热处理后试样硬度45
±
1HRC时，平均横向V口冲击功≥17J，横纵向冲击功比值≥0.85。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本专利技术将H13电渣锭热送至锻压车间，进行热装炉，采用阶梯升温方式进行均质化；有效消除电渣锭内应力，避免了冷却不当或长时间室温放置引起组织应力过大造成电渣锭开裂，同时，缩短冷却时间，提高生产效率。2、本专利技术电渣锭开坯过程采用拔长+镦粗+拔长（换向）变形方式，且第一次拔长操作X、Y交叉开扁方式进行变形，锻前利用水雾装置进行喷水冷却，至电渣锭表面快速冷却至950～1000℃；利用JTS锻造法加大电渣锭心部压实效果，有效破碎心部粗大枝晶和枝晶间粗大块状液析碳化物，缩短元素扩散距离，减少镦粗次数，提高锻造效率。3、本专利技术的H13钢锻件制备过程采用两次均质化+两镦三拔，其中，两次均质化总时长在28h以内，相比常规均质化30h以上处理时间，具有一定经济性；两次镦粗+两次换向拔长操作简便，相比常规模具钢三镦三拔+十字锻造的锻造方法，工艺可操作性强，锻造效率更高，工艺优势明显。4、本专利技术的H13钢产品在心部取样，退火组织级别达到NADCA#207
‑
2003标准中AS4以上水平，热处理后试样硬度45
±
1HRC时，平均横向V口冲击功≥17J，横纵向冲击功比值≥0.85。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1退火处理后的H13钢金相组织图；图2为本专利技术实施例1退火处理后的H13钢SEM图；图3为本专利技术实施例1退火处理后的H13钢带状组织图；图4为本专利技术实施例1调质处理后的H13钢金相组织图。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
实施例1
[0014]本实施例提高H13钢冲击性能的高效均质化方法具体步骤如下：（1）将温度≥500℃的H13电渣锭热送至锻压车间，进行热装炉，以80℃/h的升温速率升温至800℃预热保温，保温时间4h；再以120℃/h的升温速率升温至1260℃，保温时间14h，进行电渣锭均质化。
[0015]（2）所述步骤（1）处理的H13钢电渣锭降温至1200℃，保温时间2h，进行开坯锻造，开坯采用一镦两拔+一次换向方式分两火完成，第一火为单向拔长，采用X、Y交叉开扁方式进行变形，锻前利用水雾装置进行喷水冷却至电渣锭表面980℃；第二火为轴向镦粗+换向拔长，镦粗比2.7。
[0016]（3）锻坯回炉，升温至1250℃，保温时间11h，进行锻坯均质化。
[0017]（4）所述步骤（3）处理的H13钢锻坯降温至1218℃，保温时间1.5h，进行精锻，精锻方式采用一镦一拔+一次换向，镦粗比2.5，锻后风冷至280℃，砂冷。
[0018]本实施例精锻后得到的H13钢产品为φ240mm圆钢，在其心部取样，热处理后试样硬度44.8HRC时，平均横向V口冲击功19.6J，横纵向冲击功比值0.92。
实施例2
[0019]本实施例提高H13钢冲击性能的高效均质化方法具体步骤如下：（1）将温度≥500℃的H13电渣锭热送至锻压车间，进行热装炉，以50℃/h的升温速率升温至830℃预热保温，保温时间3h；再以100℃/h的升温速率升温至1270℃，保温时间12h，进行电渣锭均质化。
[0020]（2）所述步骤（1）处理的H13钢电渣锭降温至1210℃，保温时间2h，进行开坯锻造，开坯采用一镦两拔+一次换向方式分两火完成，第一火为单向拔长，采用X、Y交叉开扁方式进行变形，锻前利用水雾装置进行喷水冷却至电渣锭表面980℃；第二火为轴向镦粗+换向拔长，镦粗比3.0。
[0021]（3）锻坯回炉，升温至1240℃，保温时间12h，进行锻坯均质化。
[0022]（4）所述步骤（3）处理的H13钢锻坯降温至1215℃，保温时间1.5h，进行精锻，精锻方式采用一镦一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高H13钢冲击性能的高效均质化方法，其特征在于，所述方法包括电渣锭均质化、开坯锻造、锻坯均质化、精锻工序；（1）电渣锭均质化工序：将温度≥500℃的H13电渣锭进行热装炉，在1260～1280℃保温10～14h；（2）开坯锻造工序：采用一镦两拔+一次换向方式分两火完成，第一火为单向拔长，采用X、Y交叉开扁方式进行变形，锻前喷水冷却至电渣锭表面950～1000℃；第二火为轴向镦粗+换向拔长，镦粗比≥2.5；（3）锻坯均质化工序：锻坯回炉于1240～1260℃保温10～14h；（4）精锻工序：采用一镦一拔+一次换向方式，镦粗比≥2.5。2.根据权利要求1所述的提高H13钢冲击性能的高效均质化方法，其特征在于，所述电渣锭均质化工序，电渣锭热装炉后的升温速率50～120℃/h。3.根据权利要求2所述的提高H13钢冲击性能的高效均质化方法，其特征在于，所述电渣锭均质化工序，电渣锭热装炉后先升温至800～850℃预热保温2～4h，再升温至1260～1280℃。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊明强，赵英利，赵峥嵘，任帅，王育飞，吕达，崔毅，张志旺，
申请(专利权)人：河钢集团有限公司河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：