專利名稱：熱作模具用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種模具用鋼，具體涉及一種熱作模具用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
:
熱作模具工作條件的主要特點(diǎn)是與熱態(tài)金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區(qū)別。因此會(huì)帶來以下兩方面的問題:(I)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時(shí).其模腔表面溫度可達(dá)300 400°C以上熱擠壓?？蛇_(dá)500 — SOO0C以上；壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關(guān)。如壓鑄黑色金屬時(shí)模腔溫度可達(dá)1000°C以上。這樣高的使用溫度會(huì)使模腔表面硬度和強(qiáng)度顯著降低，在使用中易發(fā)生打垛。為此.對(duì)熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高，包括高溫硬度和高溫強(qiáng)度、高的熱塑變抗力，實(shí)際上反映了鋼的高回火穩(wěn)定性。(2)模腔表層金屬產(chǎn)生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點(diǎn)是具有間歇性.每次使熱態(tài)金屬成形后都要用水、油、空氣等介質(zhì)冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態(tài)是反復(fù)受熱和冷卻，從而使模腔表層金屬產(chǎn)生反復(fù)的熱脹冷縮，即反復(fù)承受拉壓應(yīng)力作用.其結(jié)果引起模腔表面出現(xiàn)龜裂，稱為熱疲勞現(xiàn)象，由此，對(duì)熱模具鋼提出了第二個(gè)基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說來，影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有:①鋼的導(dǎo)熱性。鋼的導(dǎo)熱性高，可使模具表層金屬受熱程度降低，從而減小鋼的熱疲勞傾向性。②鋼的臨界點(diǎn)影響。通常鋼的臨界點(diǎn)(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問題提供一種熱作模具用鋼及其生產(chǎn)方法，這種鋼具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和以及具有良好的耐切削性能，適應(yīng)于熱作模具的需要。上述的目的通過以下 的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.3%-0.6%的C、0.11 — 1.33%的胞、0.12%—0.28% 的 S、不大于 0.035% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.23% 0.29% 的 Pb、0.05% 0.07% 的 Bi,0.19 0.46% 的 W、0.17%—2.90% 的 Mo,0.14%—0.75% 的 Ti,0.06% 0.19% 的Al,2.3% — 3.6%的Cr、0.3% — 0.4%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.45%-0.55%的C、0.9 — 1.25%的Mn、0.15%—0.25% 的 S、不大于 0.03% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.25% 0.29% 的 Pb、0.06% 0.07% 的 B1、0.20 0.40% 的 W、0.85%—2.35% 的 Mo、0.20%—0.66% 的 T1、0.11% 0.18%的Al、2.5% — 3.5%的Cr、0.35%—0.38%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.49%的C、0.89%的Μη、0.19%的S、不大于
0.03% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.27% 的 Pb,0.07% 的 Bi,0.35% 的 W、1.75% 的 Mo,0.75%的Ti,0.15%的Al,3.2%的Cr,0.35%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)?！N熱作模具用鋼的生產(chǎn)方法，該方法包括:按照上述配比將原料依次進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，底吹A(chǔ)r攪拌，所述的底吹A(chǔ)r攪拌時(shí)間不少于12分鐘，然后經(jīng)過RH爐進(jìn)行成分微調(diào)得到上述配比后進(jìn)行真空循環(huán)脫氣處理，保證RH純脫氣時(shí)間不少于6分鐘，再采用全程吹A(chǔ)r保護(hù)澆鑄，澆鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)切削、磨削、拋光成型后進(jìn)行熱處理，熱處理初始溫度為950°C 980°C，時(shí)間1-2小時(shí)，熱處理結(jié)束溫度為1100°C 1150°C，回火溫度為1100°C 1150°C，回火時(shí)間2小時(shí)，淬火溫度950 — 1000°C。有益效果:
1.由于熱作模具要在比較高的溫度下進(jìn)行工作，經(jīng)過本發(fā)明人多次的實(shí)驗(yàn)研究表明:鋼的導(dǎo)熱性與合碳量有關(guān)，含碳量高時(shí)導(dǎo)熱性低，但是鋼的硬度會(huì)提高，本發(fā)明中采用0.3%-0.6%的C，使得本發(fā)明的熱作模具用鋼具有高溫強(qiáng)度和等優(yōu)良性能，同時(shí)具有較好的導(dǎo)熱性，熱處理變形??；適用于熱作模具的要求；
本發(fā)明含有0.8 —1.35%的Mn，使得切削容易碎斷，并有利于提高加工表面的質(zhì)量；0.10%—0.30%的S改善鋼的切削加工性能，人為將含硫量提高，以形成硫化物，起中斷基體連續(xù)性的作用；
S1、強(qiáng)化鐵素體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度，降低鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性，提高鋼的氧化性腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性，提高鋼的耐熱性；
本發(fā)明采用0.23% 0.29%的Pb，鉛在鋼中呈細(xì)小金屬顆粒形態(tài)，均勻分布或附著于硫化物的周圍。由于鉛的熔點(diǎn)較低，切削時(shí)融熔滲出起潤(rùn)滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影響常溫力學(xué)性能；
由于模具在熱處理時(shí)，尤其是在淬火過程中，要產(chǎn)生體積變化、形狀翹曲、畸變等，為保證模具質(zhì)量，要求模具鋼的熱處理變形小，特別是對(duì)于形狀復(fù)雜的精密模具，淬火后難以修整，對(duì)于熱處理變形程度的要求更為苛刻，本發(fā)明采用0.19 0.46%的W，提高鋼的強(qiáng)度，提聞鋼的聞溫強(qiáng)度，提聞鋼的抗氫!性能，使鋼具有熱硬性；
本發(fā)明采用0.17%-2.90%的Mo，鑰對(duì)鐵素體有固溶強(qiáng)化作用，提高鋼熱強(qiáng)性，抗氫侵蝕的作用，提高鋼的淬透性。由于模具在加熱過程中，如果發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象，就會(huì)使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低；因此，要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。本發(fā)明采用0.14%—0.75%的Ti，能改善鋼的熱強(qiáng)性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強(qiáng)度。并能提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性。使鋼在高壓下對(duì)氫的穩(wěn)定性高達(dá)600°C以上,在珠光體低合金鋼中，鈦可阻止鑰鋼在高溫下的石墨化現(xiàn)象。本發(fā)明采用0.11% 0.18%的Al，用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，?xì)化晶粒，抑制低碳鋼的時(shí)效，改善鋼在低溫時(shí)的韌性，特別是降低了鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度；提高鋼的抗氧化性倉(cāng)泛。本發(fā)明采用2.3% — 3.6%的Cr可提高鋼的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的高溫機(jī)械性能，使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性，阻止石墨化，提高淬透性。本發(fā)明加入0.3%—0.4%的V可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。2.本發(fā)明采取的熱處理工藝制度的作用如下:
鋼錠加熱溫度:鋼錠加熱溫度設(shè)定在于確保Ti元素的溶解，板坯加熱溫度過高會(huì)引起鋼錠奧氏體晶粒異常長(zhǎng)大。再結(jié)晶以下溫度的熱處理:通過再結(jié)晶停止溫度以下的熱處理可增加奧氏體中鐵素體成核點(diǎn)的密度，控制鐵素體和珠光體晶粒尺寸，這對(duì)于發(fā)揮細(xì)晶強(qiáng)化的作用和提高材料的韌性非常關(guān)鍵。
熱處理結(jié)束溫度:采取較高的熱處理溫度便于提高材料整體的強(qiáng)度和硬度。3.由于本發(fā)明采用合理的配比，優(yōu)良的加工工藝，使得本發(fā)明的屈服強(qiáng)度超過750MPa,抗拉強(qiáng)度超過800MPa，同時(shí)具有較好的耐磨性和抗熱疲勞性，具有較好的切削加工性倉(cāng)泛。
具體實(shí)施方式
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實(shí)施例1:
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.3%-0.6%的C、0.11 — 1.33%的胞、0.12%—0.28% 的 S、不大于 0.035% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.23% 0.29% 的 Pb、0.05% 0.07% 的 Bi,0.19 0.46% 的 W、0.17%—2.90% 的 Mo,0.14%—0.75% 的 Ti,0.06% 0.19% 的Al,2.3% — 3.6%的Cr、0.3% — 0.4%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例2:
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.45%-0.55%的C、0.9—1.25%的Μη、0.15%—0.25% 的 S、不大于 0.03% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.25% 0.29% 的 Pb、0.06% 0.07% 的 B1、0.20 0.40% 的 W、0.85%—2.35% 的 Mo、0.20%—0.66% 的 T1、0.11% 0.18% 的Al,2.5%—3.5%的Cr、0.35%—0.38%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例3:
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.49%的C、0.89%的Μη、0.19%的S、不大于0.03%的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.27% 的 Pb,0.07% 的 Bi,0.35% 的 W、1.75% 的 Mo,0.75% 的 T1、0.15%的Al,3.2%的Cr,0.35%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例4:
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.3%的C、0.11%的Μη、0.12%的S、不大于0.035%的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.23% 的 Pb,0.05% 的 Bi,0.19% 的 W、0.17% 的 Mo,0.14% 的 T1、
0.06%的Al,2.3%的Cr,0.3%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。實(shí)施例5:
熱作模具用鋼，按質(zhì)量百分含量包括0.6%的C、1.33%的Μη、0.28%的S、不大于0.035%的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.29% 的 Pb,0.07% 的 Bi,0.46% 的 W、0.17% 的 Mo,0.14% 的 T1、
0.19%的Al,3.6%的Cr,0.4%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。上述熱作模具用鋼的生產(chǎn)方法，該方法包括:按照上述配比將原料依次進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，底吹A(chǔ)r攪拌，所述的底吹A(chǔ)r攪拌時(shí)間不少于12分鐘，然后經(jīng)過RH爐進(jìn)行成分微調(diào)得到上述配比后進(jìn)行真空循環(huán)脫氣處理，保證RH純脫氣時(shí)間不少于6分鐘，再采用全程吹A(chǔ)r保護(hù)澆鑄，澆鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)切削、磨削、拋光成型后進(jìn)行熱處理，熱處理初始溫度為950°C 980°C，時(shí)間1-2小時(shí)，熱處理結(jié)束溫度為1100°C 1150°C，回火溫度為1100°C 1150°C，回火時(shí)間2小時(shí)，淬火溫度950 — 1000°C。本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征等同替換所組成的技術(shù)方案。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種熱作模具用鋼，其特征是:按質(zhì)量百分含量包括0.3%-0.6%的C、0.11—1.33%的 Μη、0.12%—0.28% 的 S、不大于 0.035% 的 S1、不大于 0.02% 的 Ρ、0.23% 0.29% 的Pb,0.05% 0.07% 的 Bi,0.19 0.46% 的 W、0.17%—2.90% 的 Mo,0.14%—0.75% 的 T1、0.06% 0.19%的Al、2.3%—3.6%的Cr、0.3%—0.4%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.一種熱作模具用鋼，其特征是:按質(zhì)量百分含量包括0.45%-0.55%的C、0.9—1.25%的 Μη、0.15% — 0.25% 的 S、不大于 0.03% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.25% 0.29% 的 Pb、0.06% 0.07% 的 B1、0.20 0.40% 的 W、0.85%—2.35% 的 Mo、0.20%—0.66% 的 T1、0.11% 0.18%的Al、2.5%—3.5%的Cr、0.35%—0.38%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.一種熱作模具用鋼，其特征是:按質(zhì)量百分含量包括0.49%的C、0.89%的Μη、0.19%的 S、不大于 0.03% 的 S1、不大于 0.02% 的 P、0.27% 的 Pb,0.07% 的 Bi,0.35% 的 W、1.75%的Mo,0.75%的Ti,0.15%的Al,3.2%的Cr,0.35%的V， 余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種熱作模具用鋼的生產(chǎn)方法，其特征是:該方法包括:按照上述配比將原料依次進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉，底吹A(chǔ)r攪拌，所述的底吹A(chǔ)r攪拌時(shí)間不少于12分鐘，然后經(jīng)過RH爐進(jìn)行成分微調(diào)得到上述配比后進(jìn)行真空循環(huán)脫氣處理，保證RH純脫氣時(shí)間不少于6分鐘，再采用全程吹A(chǔ)r保護(hù)澆鑄，澆鑄成鋼錠，鋼錠經(jīng)切削、磨削、拋光成型后進(jìn)行熱處理，熱處理初始溫度為950°C 980°C，時(shí)間1-2小時(shí)，熱處理結(jié)束溫度為1100°C 1150°C，回火溫度為1100°C 1150°C，回火時(shí)間2小時(shí)，淬火溫度950 — 1000°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱作模具用鋼及其生產(chǎn)方法。針對(duì)壓塑要受到高溫高壓的聯(lián)合作用，因此對(duì)模具材料要求較高，應(yīng)具有高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、足夠的韌性，以及高的淬透性、淬硬性和以及具有良好的耐切削性能的要求。本發(fā)明的熱作模具用鋼，其特征是按質(zhì)量百分含量包括0.3%-0.6%的C、0.11-1.33%的Mn、0.12%-0.28%的S、不大于0.035%的Si、不大于0.02%的P、0.23%～0.29%的Pb、0.05%～0.07%的Bi、0.19～0.46%的W、0.17%-2.90%的Mo、0.14%-0.75%的Ti、0.06%～0.19%的Al、2.3%-3.6%的Cr、0.3%-0.4%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明用于生產(chǎn)熱作模具。
文檔編號(hào)C21D1/18GK103233170SQ20131020336
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者朱余宏, 胡麗亞 申請(qǐng)人:滁州迪蒙德模具制造有限公司