一種高抗彎強韌模具鋼及其制造方法技術

本發明專利技術涉及一種高抗彎強韌模具鋼，屬于冷沖模具材料技術，解決現有模具鋼抗彎和防斷裂能力較差的問題，本發明專利技術模具鋼包含的化學元素及其成分重量百分比為：C為0.68～0.78％，Si為0.75～0.85％，Mn為0.8～1.0％，P<0.015％,S<0.015％，Cr為2.2～2.5％，Mo為0.40～0.60％，V為0.40～0.50，Ni為0.30～0.40％，余量為Fe。本發明專利技術的模具鋼與現有技術比較，降低了碳，鉻，鉬，釩，磷和硫元素，提高硅含量，控制鎳元素的含量，從而使得鋼的組織偏析狀況得到很大的改善，使高強韌性冷作模具鋼的抗彎強度、防斷裂能力等性能指標得到提高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冷沖模具材料技術，尤其是指。
技術介紹
冷沖模具用于金屬或非金屬材料的沖載荷、沖擊成形、彎曲、冷鐓等工序，工作對 象處于室溫狀態，模具工作條件相當惡劣。通常選用的冷沖模具鋼要求有足夠的強度、韌 度、抗彎能力及抗磨能力。對于大載荷的冷擠壓和冷鐓鍛體成型模具，要求材料具有更高的 抗彎和防斷裂能力。 目前，國內外模具材料市場上應用最為廣泛的冷作模具鋼材料是高碳高鉻冷作 模具鋼1. 2379鋼（成分質量百分數為：C : 1. 5~1. 6 %，Si :0. 10~0. 40 %，Μη :0. 15~ 0· 45%，Cr :11· 0 ~12. 0%，Μ〇 :0· 60 ~0· 80%，V :0· 90 ~1. 10%，Ρ0· 030%，S 0· 030%， 余量為Fe)，屬于萊氏體鋼，具有較高的淬透性、淬硬性、耐磨性，可以作為通用型冷沖模具 鋼材料用于制造各種用途的冷沖模具，例如形狀復雜的沖孔凹模、冷擠壓模、滾螺紋輪、冷 剪切刀及精密量具等。但是，這種通用型冷作模具鋼材料中的合金元素組成中的Cr含量 達到Cr :11. 0~12. 0%，而過多的鉻元素含量會使材料顯微組織中存在網狀的萊氏體碳化 物，造成材料的韌性不高。 1. 2379鋼的性能指標是：經過1030°C淬火180°C回火之后，沖擊韌性為77J/cm2， 硬度為61. 5HRC、抗彎強度為2700MP。而這些性能指標是冷沖模具鋼的關鍵技術指標。 如上所述，冷沖模具主要用于金屬或非金屬材料的冷成型，包括冷沖壓、冷擠壓和 冷鐓等。這類冷沖模具工作載荷大、尺寸精度、表面質量要求高。通常選用的冷沖模具鋼要 求有足夠的抗彎強度、韌度、硬度。而1. 2379鋼由于組織中含有不均勻的萊氏體碳化物，雖 然經過淬火回火之后有較高的硬度和耐磨性能，但是韌性較低、抗彎強度較差，因此在實際 使用中容易發生崩裂和塌陷。 上述1. 2379鋼采用電弧爐熔煉，澆鑄成鋼錠鍛造開坯，具體步驟依次為煉鋼、鍛 造、熱處理，最后形成產品。其鍛造的加熱溫度為ll〇〇°C -1140°C，終鍛溫度為彡880°C，冷 卻方式采用高溫退火、坑冷或者砂冷。由于1. 2379鋼形成大量粗大的呈連續網狀分布的共 晶碳化物。這種網狀共晶碳化物嚴重割裂基體，還可作為模具鋼斷裂時的裂紋源和裂紋擴 展途徑，從而使得模具鋼的晶界嚴重脆化，韌性很低。并且在鍛造時，由于受到鍛造比的限 制，對于大尺寸鑄坯，其心部的共晶碳化物很難打碎，所以在鍛造后的模具鋼組織中經常存 在帶狀碳化物偏析，使模具鋼的性能出現各向異性并造成鍛造開裂。 與本本專利技術相關聯的模具材料及其冶金制造技術的公開文件如下： 1，CN101182619A(高強韌性冷作模具鋼及其制造方法），其化學成份重量百分比 含量為：C :0· 9 ~1. 0%，Si :1· 0%，Μη :0· 5 ~0· 8%，P < 0· 02%，S < 0· 02%，Cr :9 ~ 10%，Cu :0. 8~1. 0%，Mo :2. 0%，V :0. 8~1. 0%，余量為Fe。其中的碳含量、鉻含量、鑰 含量、釩含量還是偏高，而鉻元素是造成碳化物不均勻性的主要原因之一，容易形成網狀的 碳化物，降低材料的韌性。 2, CN101250667(通用型冷作工具鋼），其化學成份重量百分比含量為：C :0. 9~ 1. 1%，Si :0· 7 ~1. 3%，Mn :0· 3 ~1. 0%，P < 0· 03%，S < 0· 03%，Cr :4· 0 ~5. 5%，Cu : Mo :0. 52~1. 0%，V :0. 75~1. 20%，W :1. 0~1. 9,余量為Fe。其化學成分對照傳統的冷 作鋼的化學元素設計適當降低了 Cr的含量，但還是偏高，其是加入了鎢元素來提高鋼的性 能，C含量還是偏高，抗彎和防斷裂能力不理想。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術存在的問題，提供具有淬透性好，淬火溫度較 低，熱處理變形小，合金成本低及具有較好的強度和韌性的高抗彎強韌模具鋼。 本專利技術的另一目的是提供一種如上所述的高抗彎強韌模具鋼的制造方法。 本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的： -種高抗彎強韌模具鋼，其中所述模具鋼包含的化學元素及其成分重量百分比 為： C 為 0· 68 ~0· 78 %，Si 為 0· 75 ~0· 85 %，Μη 為 0· 8 ~1. 0 %， Ρ〈0· 015%，S〈0. 015%，Cr 為 2. 2 ~2· 5%，Μο 為 0· 40 ~0· 60%，V 為 0· 40 ~0· 50，Ni 為 0· 30 ~0· 40%，余量為 Fe。 本專利技術的另一目的是通過以下技術方案實現的： -種高抗彎強韌模具鋼的制造方法，其特征在于包含： S1，按照以下化學元素成分的重量百分比配備煉鋼材料：C為0. 68~0. 78%，Si 為 0· 75 ~0· 85%，Μη 為 0· 8 ~1. 0%，Ρ〈0· 015%，S〈0. 015%，Cr 為 2. 2 ~2. 5%，Mo 為 0· 40 ~0· 60%，V 為 0· 40 ~0· 50, Ni 為 0· 30 ~0· 40%，余量為 Fe ; S2,將所述煉鋼材料一起加入感應爐中熔煉成鋼液； S3,將所述鋼液澆鑄成鋼錠； S4,將所述鋼錠作為自耗電極放置于電渣重熔裝置中，進行電渣重熔，重熔后的液 體金屬經過渣池的渣層下落至下面的水冷結晶器中，再重新凝固成鋼錠； S5,將所述重新凝固的鋼錠加熱后保溫數小時，進行鍛造加工，制成高抗彎強韌模 具鋼。 所述步驟S4中，重新凝固成的鋼錠為0. 5-1. 0t。 所述步驟S5中，重新凝固的鋼錠是在徑鍛機加熱爐內進行鍛造加工的。 所述重新凝固的鋼錠在徑鍛機加熱爐內以80°C /h~110°C /h的升溫速度加熱至 1180~1200°C溫度，并保溫1. 5~2. 5小時后進行鍛造加工。 所述鍛造加工的始鍛溫度為1030~1080°C，終鍛溫度彡880°C。 本專利技術的有益效果： 本專利技術與現有技術CN101182619A及CN101250667的成分比較表為： 余量均為Fe。 根據成分比較表的對比，分析如下： 從成份的對比可以看出，本專利技術的化學成份的元素含量中的碳含量、鉻含量、鑰含 量、釩含量等比CN101182619A更低，同時增加了少量的鎳元素，其對材料的性能作用的機 理也就不同，材料的性能特點也有所不同。CN101182619A的化學成份組成和本專利技術的化學 成份相比，其含有較高的鉻元素和鑰、釩元素，而鉻元素是造成碳化物不均勻性的主要原因 之一，容易形成網狀的碳化物，降低材料的韌性。而本專利技術的化學成份組成中含有較低的鉻 含量、并加入少量的Ni含量來取代Mo和V。Ni在提高鋼的強度同時能夠保持良好的塑性 和韌性。Mo和V在鋼中形成彌散的第二相析出物，這些彌散的析出物不僅能夠起到沉淀強 化作用，而且能夠有效地阻礙奧氏體晶粒的長大，提高材料的強韌性。 CN101250667的化學成分設計中，其對照傳統的冷作鋼的化學元素設計，適當降低 了 Cr的含量（但與本專利技術相比，還是高出許多），并加入了鎢元素來提高鋼的性能，而本發 明是采用Ni元本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高抗彎強韌模具鋼，其特征在于所述模具鋼包含的化學元素及其成分重量百分比為：C為0.68～0.78％，Si為0.75～0.85％，Mn為0.8～1.0％，P<0.015％,S<0.015％，Cr為2.2～2.5％，Mo為0.40～0.60％，V為0.40～0.50，Ni為0.30～0.40％，余量為Fe。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：續維，張恒，
申請(專利權)人：寶鋼特鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31