专利名称：热作模具钢材料及其制作工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明属于金属材料及加工技术领域，特别是模具制造及使用范围，涉及一种热作模具钢及其制作工艺。
背景技术：
模具，是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60 80%的零部件都依靠模具成型，因此模具被称为“百业之母”。随着模具市场逐年的发展扩大，生产模具的材料-模具钢的用量也在显著增加，其中热作模具钢的消耗量约占模具钢产品的30%以上。随着模具工业的迅速发展，对热作模具的使用寿命、加工精度提出了更高要求。热作模具钢性能的好坏和使用寿命的长短，将直接影响加工产品的质量和生产的经济效益。所以世界各国都在不断的研究和开发新型热作模具材料， 鉴于我国的常用热作模具如而5CrNiM0，5CrMnM0耐热性差，3Cr2W8V (H21)钢存在碳化物偏析严重，塑性、韧性、导热性、抗冷热疲劳性能和抗溶蚀性能较差等问题，现用的H13钢 (4Cr5MoSiVl)新型热作模具钢，模具前期使用时开裂性倾向大，模具修复率低，而进口材料存在造价偏高等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热作模具钢材料及其制作工艺，使制备的热作模具钢材料，具有热稳定性好，抗热疲劳性能高、耐磨损、淬透性好、变形小；工艺过程简单，操作易控制。本发明热作模具钢材料，其特征在于热作模具钢材料化学成分的重量百分组成为C0. 38 0. 42、Mn 0. 35 0. 45、Si 0. 55 0. 65、Cr 5. 0 5. 5、Mo 0. 2 0. 25、V 1. 0 1. 5、S 彡 0. 025、P 彡 0. 025，余量为 Fe。优选的热作模具钢材料化学成分的重量百分组成为C 0. 40、Mn 0. 38、Si 0. 60、 Cr 5. 2, Mo 0.22、V 1. 2、S 彡 0. 025 和 P 彡 0. 025，余量为 Fe。上述各微量元素量的误差为士0. 05%。上述热作模具钢材料的制作工艺，包括如下步骤(1)冶炼工艺炼钢原料选择碳含量在0. 44wt. %以下的废钢，如优质废钢T3、T4 作为炉料，钢水冶炼过程中，当钢液在电炉中熔化1/3时，放入铬、钼合金熔化，在钢水出炉 10 15分钟前，投入锰、硅、钒合金，然后投入脱氧剂，净化钢水的纯净度，取样化学分析；(2)钢水铸造成钢锭钢锭模在200°C 300°C时预热，注入钢水，保温45 80分钟，脱模后保温缓冷，48小时后出炉，钢锭进行退火处理加热850°C 880°C，保温4 5个小时，随炉冷却，冷却速度< 30°C /小时，至500 550°C，出炉空冷，清理表面缺陷；(3)锻造或轧制成型材隧道窑炉加热，加热至1100°C 1150°C并透烧完全始锻， 850°C终锻，锻造比3 4 1，碳化物4 5级；(4)型材球化退火工艺电炉加热至850°C，升温速度60 80V /小时，保温8个小时，随炉冷却至730 750°C，再保温4 6个小时，随炉冷却至500 550°C，出炉空冷，
表面精整。冶炼工艺中步骤(1)所述的脱氧剂为硅钙合金。本发明所用的合金原料，其元素的含量为铬合金的铬为65wt. %，钼合金的钼为 60wt. %，锰铁合金的锰为65wt. %，钒合金的钒为70wt. %，硅合金的硅为75wt. %，脱氧剂为硅钙合金，含硅70wt. %和钙26wt. %。各元素的作用机理(1)硅在钢中的作用提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度，使钢的韧性和塑性降低。硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比。硅的质量分数为15% 20 %的高硅铸铁，是很好的耐酸材料。含有硅的钢在氧化气氛中加热时，表面也将形成一层 SiO2薄膜，从而提高钢在高温时的抗氧化性。一般合金钢中的Si含量不会高于3. 5 %，在Si 含量为4. 8 6. 5%时，钢具有很高的脆性。因此本发明中Si的含量取为0. 55 0. 65%， 既发挥了 Si的作用，又避免钢易变脆。(2)锰在钢中的作用锰提高钢的淬透性。锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用，锰对钢的高温瞬时强度有所提高。含锰较高时，有较明显的回火脆性现象。 锰有促进晶粒长大的作用，因此锰钢对过热较敏感，在热处理工艺上必须注意。这种缺点可用加入细化晶粒元素如钼、钒、钛等来克服当锰的质量分数超过时，会使钢的焊接性能变坏，锰会使钢的耐锈蚀性能降低，本发明Mn的含量选择0. 35 0. 45 %减小了钢的过热敏感性(粗晶回火脆性)，避免形成带状纤维组织。(3)铬在钢中的作用铬可提高钢的强度和硬度，铬可提高钢的高温机械性能。使钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性，阻止石墨化，提高淬透性。铬是显著提高钢的脆性转变温度，铬能促进钢的回火脆性。当Cr量继续增加，约在25 60%特别是45 48%区域， 当温度低于950°C时(多在820°C)慢冷，将会析出一种无磁性脆性组分-ο相。这些在进行二次加热后将会游离析出，致使得在固溶体中产生巨大体积改变造成颇大应力，故极脆。 但在950°C以下急冷时，σ相可由于固溶体内不析出，影响则较小。σ相问题有人指出， 当Cr和C含量搭配时，特别在总量25%左右时，将极易生成游离态的铁素体即δ相，它将使钢的工艺性能和耐热性降低，所以本发明注意将Cr控制在5.0 5. 5%可使δ相量减少。(4)钼在钢中的作用钼对铁素体有固溶强化作用，提高钢热强性，抗氢侵蚀的作用，提高钢的淬透性。缺点钼的主要不良作用是它能使低合金钼钢发生石墨化的倾向。故此取钼在0. 2 0. 25%是最为合理的。(5)钒在钢中的作用钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0. 5%的钒可细化组织晶粒， 提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。本发明采用的钒的含量是1. 0 1. 5%。本发明新型耐热耐磨热作模具钢，牌号为“ZTR61”，主要特点如下(1)ZTR61具有良好的科学元素配比C 0·38 0·42、Μη 0.35 0.45、Si 0· 55 0. 65、Cr5. 0 5· 5、Mo 0· 2 0· 25、V 1. 0 1. 5、S 彡 0. 025 和 P 彡 0. 025 ；(2)有效改善了常用热作模具钢如5CrNiMo、5CrNnMo、3Cr2W8V、H13等易破碎、耐磨性差、抗热疲劳性差、寿命短等不够理想的问题，用ZTR61制造的模具通过真空热处理及表面强化处理和模具时效等办法，使模具寿命有了大幅度提高，比3Cr2W8V、H13可提高 1. 5 3倍，比5CrNnMo、5CrNiMo可提高5 10倍；(3)耐热温度可达680 750°C，比常用模具钢H13、3Cr2W8V的耐热温度要高50°C
左右ο本发明有益效果如下本发明工艺过程简单，操作易控制，本发明具有良好的科学元素配比，采用合金化和变质处理，热稳定性好，抗热疲劳性能高、耐磨损、淬透性好、变形小，再加上真空热处理和表面强化处理后的模具，能提高工效，降低生产使用成本，减少或避免模具崩脆开裂，使用寿命长，性价比高，适用广泛。
图1为本发明热作模具钢材料的淬火工艺曲线图；图2为本发明热作模具钢材料与5CrNiMo、H13和8407模具钢材料分别淬火后同条件下使用寿命比较示意图；图3为本发明模具钢材料与5CrNiMo、H13和8407模具钢材料分别淬火后的金相图；3-a为5CrNiMo淬火后金相图；3-b为H13淬火后金相图；
3-c为8407淬火后金相图；3-d为本发明热作模具钢材料淬火后金相图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步描述。本发明实施例中所用的合金原料，其元素的含量为铬合金的铬为65wt. %，钼合金的钼为60wt. %，锰铁合金的锰为65wt. %，钒合金的钒为70wt. %，硅合金的硅为 75wt. %，脱氧剂为硅钙合金，含硅70wt. %和钙26wt. %。以重量百分数计，实施例1 6模具钢材料所含微量元素如下表，余量均为狗
权利要求
1.一种热作模具钢材料，其特征在于热作模具钢材料化学成分重量百分组成为 CO. 38 0. 42,Mn 0. 35 0. 45,Si 0. 55 0. 65,Cr 5. 0 5. 5,Mo 0. 2 0. 25,V 1. 0 1. 5、S 彡 0. 025、P 彡 0. 025，余量为 Fe。
2.根据权利要求1所述的热作模具钢材料，其特征在于所述的热作模具钢材料化学成分重量百分组成为:C 0. 40、Mn 0. 38、Si 0. 60、Cr 5. 2、Mo 0. 22、V 1. 2、S 彡 0. 025 和 P^O. 025，余量为 Fe。
3.—种权利要求1所述的热作模具钢材料的制作工艺，其特征在于包括如下步骤(1)冶炼工艺炼钢原料选择碳含量在0.44wt. %以下的废钢，钢水冶炼过程中，当钢液在电炉中熔化1/3时，放入铬、钼合金熔化，在钢水出炉10 15分钟前，投入锰、硅、钒合金，然后投入脱氧剂，净化钢水的纯净度，取样化学分析；(2)钢水铸造成钢锭钢锭模在200°C 300°C时预热，注入钢水，保温45 80分钟， 脱模后保温缓冷，48小时后出炉，钢锭进行退火处理加热850°C 880°C，保温4 5个小时，随炉冷却，冷却速度< 30°C /小时，至500 550°C，出炉空冷，清理表面缺陷；(3)锻造或轧制成型材隧道窑炉加热，加热至110(TC 1150°C并透烧完全始锻， 850°C终锻，锻造比3 4 1，碳化物4 5级；(4)型材球化退火工艺电炉加热至850°C，升温速度60 80°C/小时，保温8个小时， 随炉冷却至730 750°C，再保温4 6个小时，随炉冷却至500 550°C，出炉空冷，表面精整。
4.根据权利要求3所述的热作模具钢材料的制作工艺，其特征在于步骤(1)所述的脱氧剂为硅钙合金。
全文摘要
本发明属于金属材料及加工技术领域，涉及一种热作模具钢及其制作工艺，本发明提供的热作模具钢材料元素成分的重量百分组成为C 0.38～0.42、Mn 0.35～0.45、Si 0.55～0.65、Cr 5.0～5.5、Mo 0.2～0.25、V 1.0～1.5、S≤0.025、P≤0.025，余量为Fe，本发明的制作工艺步骤包括冶炼工艺、钢水铸造成钢锭、锻造或轧制成型材和型材球化退火工艺，工艺过程简单，操作易控制。本发明具有良好的科学元素配比，采用合金化和变质处理，热稳定性好，抗热疲劳性能高、耐磨损、淬透性好、变形小，再加上真空热处理和表面强化处理后的模具，能提高工效，降低生产使用成本，减少或避免模具崩脆开裂，使用寿命长，性价比高，适用广泛。
文档编号C22C38/24GK102220544SQ20111013379
公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者刘延亮, 尚宗文, 崔泽岳, 巩蕾蕾, 程渡明 申请人:尚宗文