一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法技術(shù)

一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法，連鑄坯長(zhǎng)邊L長(zhǎng)/短邊L短≥2.5；采用銑床對(duì)鋼坯六面進(jìn)行加工，復(fù)合界面Ra=3～6μm；真空處理后在100～500℃氣氛下先點(diǎn)焊、再連續(xù)焊；焊接電流50～180mA，速度220～350mm/min；焊接后1h內(nèi)進(jìn)入熱處理爐進(jìn)行0.5～1min/mm中溫回火或退火；對(duì)厚度在100～300mm的復(fù)合坯，采用步進(jìn)式連續(xù)爐，加熱段以50～200℃/h的升溫速度加熱到1100～1300℃，均熱溫度1200～1280℃；厚度＞300mm復(fù)合坯采用室式加熱爐，600～700℃裝爐，以100～150℃/h的升溫速度升至1220～1300℃，以1200-1280℃均熱。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)可有效解決模具鋼速流不穩(wěn)、焊接開(kāi)裂、翹起及焊接開(kāi)裂遺傳性問(wèn)題，極大提高生產(chǎn)效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法
本專(zhuān)利技術(shù)屬于冶金復(fù)合材料制備工藝領(lǐng)域，特別涉及一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法。
技術(shù)介紹
以0.3～0.45wt％C，0.20～0.80wt％Si，0.60～1.60wt％Mn，1.40～2.10wt％Cr，0.15～0.55wt％Mo，0.90～1.20wt％Ni為主要成分特點(diǎn)(中碳、高合金)預(yù)硬型塑料模具鋼，如我國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)3Cr2NiMnMo；德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)材料鋼號(hào)1.2738；瑞典一勝百ASSAB標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)718；美國(guó)AISI/SAE標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)P20+Ni；日本JS標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)SNCM。廣泛應(yīng)用大型長(zhǎng)壽命塑膠注塑模，如家電制品、電腦外殼等模具。該類(lèi)鋼種通常要求進(jìn)行真空精煉等工藝處理，以保證鋼質(zhì)純凈，對(duì)內(nèi)部質(zhì)量、鋼種截面硬度組織均勻性均有較高的要求，受下游產(chǎn)業(yè)使用特點(diǎn)要求，采購(gòu)規(guī)格多以100mm以上大截面模塊為主，多以模鑄鋼錠鍛造生產(chǎn)，如授權(quán)號(hào)為CN01736139B的專(zhuān)利“大型預(yù)硬型塑料鋼模塊組織控制方法”，采用模鑄錠兩鐓兩拔工藝生產(chǎn)，問(wèn)題是包括冒口、軋制楔形等問(wèn)題產(chǎn)生的成材率普遍不高，且對(duì)于大型鋼錠往往需要多火成型，加工成本較高，采用連鑄坯生產(chǎn)該類(lèi)鋼的案例不多，多受連鑄坯規(guī)格及壓下比制約，生產(chǎn)特厚鋼板厚度受到限制，公布號(hào)CN103397261A的專(zhuān)利“400mm厚連鑄坯軋制塑料模具用鋼板及其生產(chǎn)方法”，盡管已經(jīng)采用了目前最大規(guī)格的中厚板連鑄坯規(guī)格，也僅能生產(chǎn)60‐100mm厚規(guī)格鋼板。軋制復(fù)合法是一種生產(chǎn)特厚鋼板的新型方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的鑄錠，大大提高了軋后產(chǎn)品的內(nèi)部組織及性能，解決了因連鑄坯厚度限制和壓下比制約，生產(chǎn)特厚鋼板厚度受限的問(wèn)題，且軋制坯料廣泛，利于大批量生產(chǎn)，可以大大提高成材率。公布號(hào)CN102896466A的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利“一種150-400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法”介紹了一種模具鋼及其生產(chǎn)方法，但是所述的氣體保護(hù)焊工藝極易產(chǎn)生表面氧化，影響焊接效果，不僅如一般的復(fù)合坯對(duì)表面進(jìn)行處理，還要額外進(jìn)行兩塊甚至多塊坯料進(jìn)行坡口加工，對(duì)于單塊10-20噸的鋼坯無(wú)論是吊運(yùn)、對(duì)齊、加工都是十分困難的。所述的三種焊接組合的方式，工藝復(fù)雜，操作困難，且對(duì)于同時(shí)進(jìn)行氣保焊、埋弧焊、真空復(fù)合焊的三條邊，由于反復(fù)焊接，積累焊接應(yīng)力、組織應(yīng)力、熱應(yīng)力等更大，極易開(kāi)裂。即使目的為了提高生產(chǎn)效率也是得不償失的。此外該專(zhuān)利技術(shù)主要用于0.20-0.40wt％C，0.20-0.50wt％Si，1.00-1.60wt％Mn，1.40-2.00wt％Cr，0.10-0.50wt％Mo，0.01-0.04wt％V，(Nb+Ti+Ni)≤0.2wt％的鋼種，對(duì)于本專(zhuān)利所述及的低溫顯磁性模具鋼沒(méi)有提出相應(yīng)的解決辦法，所采用的加熱方法也不能適應(yīng)此類(lèi)中碳高合金型模具鋼的生產(chǎn)。對(duì)于低溫顯磁性(≥0.3T)的模具鋼材料，其特有的低溫磁性將顯著影響焊接束流的走向，進(jìn)而影響復(fù)合焊融合區(qū)焊接效果和焊縫質(zhì)量，此外，由于中碳合金型模具鋼碳、合金元素含量較高，焊接過(guò)程形成的內(nèi)應(yīng)力較大，先焊合部位極易崩開(kāi)，而未焊的部位受先焊合部分相變應(yīng)力影響，還有翹起過(guò)大的風(fēng)險(xiǎn)。上述現(xiàn)象不均不能直接進(jìn)行復(fù)合焊接，而必須進(jìn)行有效的點(diǎn)焊固定，并配合后續(xù)連續(xù)焊才能實(shí)現(xiàn)。此外，該類(lèi)品種由于具有較高的C、Cr、Mn、Mo、Ni元素，碳當(dāng)量較高，淬硬性極強(qiáng)，采用真空復(fù)合方式生產(chǎn)的模具鋼特厚坯料，在凝固區(qū)相變，以及焊接過(guò)程累計(jì)而來(lái)的內(nèi)應(yīng)力較大，加之該類(lèi)模具鋼低溫塑性較差，加熱工藝不當(dāng)產(chǎn)生的熱應(yīng)力同上述應(yīng)力綜合作用，極易超過(guò)鋼種的破裂極限，在加熱過(guò)程中導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種采用連鑄坯為基礎(chǔ)原料生產(chǎn)的模具鋼復(fù)合坯的焊接、加熱方法，可以有效解決模具鋼低溫磁性帶來(lái)的速流不穩(wěn)問(wèn)題以及鋼種特性帶來(lái)的焊接開(kāi)裂、翹起的問(wèn)題以及焊接過(guò)程的開(kāi)裂遺傳性問(wèn)題，并有效提高生產(chǎn)效率。本專(zhuān)利技術(shù)采取的技術(shù)解決方案如下：一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坯料焊接、坯料預(yù)處理、加熱時(shí)機(jī)控制及加熱過(guò)程控制，生產(chǎn)100～1000mm厚模具復(fù)合坯，具體方法為：母坯選用優(yōu)質(zhì)連鑄坯，且連鑄坯長(zhǎng)邊L長(zhǎng)/短邊L短≥2.5，目的在于有效的控制四條焊接邊在連續(xù)焊接過(guò)程受力均衡，不至于發(fā)生翹起現(xiàn)象。采用銑床對(duì)連鑄坯六面均進(jìn)行表面粗銑和精銑加工，對(duì)于復(fù)合界面，粗銑磨出金屬基體后，繼續(xù)精銑0.5～1mm，保證復(fù)合界面表面粗糙度控制在Ra＝3～6μm。目的在于最大程度的保留鋼坯成材率，并有利于后續(xù)軋制過(guò)程，復(fù)合截面的結(jié)合，這是本專(zhuān)利技術(shù)的重要特征之一，眾所周知，對(duì)于低合金成分鋼種，由于高溫下，鋼質(zhì)較軟，即使較粗糙的復(fù)合截面也極易軋合，而對(duì)于以中碳、高合金(甚至更高成分的品種)，高溫鋼質(zhì)較硬，若粗糙度較大，接觸點(diǎn)將不會(huì)迅速變形融合，而高成分的特點(diǎn)同樣不利于原子擴(kuò)散，因此本專(zhuān)利技術(shù)將復(fù)合界面表面粗糙度嚴(yán)格控制在3-6μm。清理后連鑄坯平行疊放送入真空室抽真空。真空處理后的焊接順序?yàn)橄冗M(jìn)行點(diǎn)焊，再進(jìn)行連續(xù)焊，點(diǎn)焊和連續(xù)焊均在100～500℃氣氛下進(jìn)行，無(wú)需升至居里點(diǎn)退磁的常規(guī)去磁方法。該步驟旨在通過(guò)高溫作用改變鋼種磁疇排列，進(jìn)而產(chǎn)生消磁作用，溫度的選擇視鋼種的不同而略有變化，據(jù)測(cè)量此類(lèi)材料焊接前磁場(chǎng)強(qiáng)度基本在0.5～5T之間，通過(guò)焊接氣氛的選擇，并配合上述電流的選擇，將其磁場(chǎng)強(qiáng)度降至0.3T以下。點(diǎn)焊采用“先長(zhǎng)后短”方式進(jìn)行，具體步驟為：(1)先進(jìn)行四角點(diǎn)焊；(2)再沿一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊，兩兩對(duì)稱(chēng)、且對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)焊接方向相反；(3)其后，沿另一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊。點(diǎn)焊后進(jìn)行連續(xù)焊。鋼坯采用“高速低電流”方式焊接，焊接電流50～180mA，采用交變電流焊接，目的在于應(yīng)用變化的磁場(chǎng)在焊縫表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)磁性材料以及焊接過(guò)程帶來(lái)的磁偏吹有消弱的作用。焊接速度220～350mm/min。鋼坯熔深30～50mm。受鋼種特性影響，熔深過(guò)低則后續(xù)工序不易軋合，熔深過(guò)高，積累的應(yīng)力較高，不僅易于開(kāi)裂，而且極易遺傳到后續(xù)工序，必須加以控制。鋼坯焊接成復(fù)合坯后，1h內(nèi)進(jìn)入熱處理爐進(jìn)行回火或退火，回火溫度或退火溫度均為500～550℃，對(duì)于本專(zhuān)利技術(shù)所涉及鋼種，500-550℃下，鋼種塑性有大幅提升，強(qiáng)度下降不明顯，較易抵抗熱過(guò)程產(chǎn)生的熱應(yīng)力。回火或退火制度均控制在0.5～1min/mm；其中退火為優(yōu)選方案，過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響鋼坯表面質(zhì)量且能耗較大，過(guò)短不能有效去除應(yīng)力。采用帶溫裝爐，預(yù)處理后復(fù)合坯料入加熱爐前，在鋼坯表面覆蓋冷軋板，冷軋板材質(zhì)采用普碳或低合金材料。對(duì)于厚度在100～300mm的復(fù)合坯，中溫處理后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)入加熱爐，采用步進(jìn)式連續(xù)爐進(jìn)行處理，加熱段板坯以50～200℃/h的升溫速度加熱到1100～1300℃，之后進(jìn)入均熱段，以1200～1280℃的目標(biāo)溫度均熱，降低板坯表面與中心的溫差以及減少水印，在預(yù)處理后進(jìn)入連續(xù)爐生產(chǎn)，具有生產(chǎn)成本低，效率高的優(yōu)勢(shì)，且有利于生產(chǎn)計(jì)劃安排，減輕室式加熱爐生產(chǎn)壓力。對(duì)于厚度＞300mm的復(fù)合坯采用室式加熱爐進(jìn)行處理，采用隨爐升溫方式，600～700℃裝爐，以100～150℃/h的升溫速度升至1220～1300℃，之后降至目標(biāo)溫度1200-1280℃均熱本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坯料焊接、坯料預(yù)處理、加熱時(shí)機(jī)控制及加熱過(guò)程控制，生產(chǎn)100～1000mm厚模具復(fù)合坯，具體方法為：母坯選用優(yōu)質(zhì)連鑄坯，且連鑄坯長(zhǎng)邊L長(zhǎng)/短邊L短≥2.5；采用銑床對(duì)連鑄坯六面均進(jìn)行表面粗銑和精銑加工，對(duì)于復(fù)合界面，粗銑磨出金屬基體后，繼續(xù)精銑0.5～1mm，保證復(fù)合界面表面粗糙度控制在Ra=3～6μm；清理后連鑄坯平行疊放送入真空室抽真空；真空處理后的焊接順序?yàn)橄冗M(jìn)行點(diǎn)焊，再進(jìn)行連續(xù)焊，點(diǎn)焊和連續(xù)焊均在100～500℃氣氛下進(jìn)行，以改變鋼種磁疇排列，將其磁場(chǎng)強(qiáng)度降至0.3T以下，點(diǎn)焊采用“先長(zhǎng)后短”方式進(jìn)行，具體步驟為：（1）先進(jìn)行四角點(diǎn)焊；（2）再沿一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊，兩兩對(duì)稱(chēng)、且對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)焊接方向相反；（3）其后，沿另一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊；點(diǎn)焊后進(jìn)行連續(xù)焊；鋼坯采用“高速低電流”方式焊接，焊接電流50～180mA，采用交變電流焊接，焊接速度220～350mm/min；鋼坯熔深30～50mm；鋼坯焊接成復(fù)合坯后，1h內(nèi)進(jìn)入熱處理爐進(jìn)行回火或退火，回火溫度或退火溫度均為500～550℃，回火或退火時(shí)間均控制在0.5～1min/mm；采用帶溫裝爐，預(yù)處理后復(fù)合坯料入加熱爐前，在鋼坯表面覆蓋冷軋板，冷軋板材質(zhì)采用普碳或低合金材料；對(duì)于厚度在100～300mm的復(fù)合坯，處理后4小時(shí)內(nèi)進(jìn)入加熱爐，采用步進(jìn)式連續(xù)爐進(jìn)行處理，加熱段板坯以50～200℃/h的升溫速度加熱到1100～1300℃，之后進(jìn)入均熱段，以1200～1280℃的目標(biāo)溫度均熱；對(duì)于厚度＞300mm的復(fù)合坯采用室式加熱爐進(jìn)行處理，采用隨爐升溫方式，600～700℃裝爐，以100～150℃/h的升溫速度升至1220～1300℃，之后降至目標(biāo)溫度1200?1280℃均熱。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種CrMnNiMo系特厚模具復(fù)合坯的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坯料焊接、坯料預(yù)處理、加熱時(shí)機(jī)控制及加熱過(guò)程控制，生產(chǎn)100～1000mm厚模具復(fù)合坯，具體方法為：母坯選用優(yōu)質(zhì)連鑄坯，且連鑄坯長(zhǎng)邊L長(zhǎng)/短邊L短≥2.5；采用銑床對(duì)連鑄坯六面均進(jìn)行表面粗銑和精銑加工，對(duì)于復(fù)合界面，粗銑磨出金屬基體后，繼續(xù)精銑0.5～1mm，保證復(fù)合界面表面粗糙度控制在Ra＝3～6μm；清理后連鑄坯平行疊放送入真空室抽真空；真空處理后的焊接順序?yàn)橄冗M(jìn)行點(diǎn)焊，再進(jìn)行連續(xù)焊，點(diǎn)焊和連續(xù)焊均在100～500℃氣氛下進(jìn)行，以改變鋼種磁疇排列，將其磁場(chǎng)強(qiáng)度降至0.3T以下，點(diǎn)焊采用“先長(zhǎng)后短”方式進(jìn)行，具體步驟為：(1)先進(jìn)行四角點(diǎn)焊；(2)再沿一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊，兩兩對(duì)稱(chēng)、且對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)焊接方向相反；(3)其后，沿另一條長(zhǎng)邊進(jìn)行等距4點(diǎn)或6點(diǎn)偶數(shù)點(diǎn)點(diǎn)焊；點(diǎn)焊后進(jìn)行連續(xù)焊；...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙坦，李廣龍，范劉群，李文斌，原思宇，王長(zhǎng)順，王勇，王文仲，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：鞍鋼股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧;21