[发明专利]一种HM1粉末钢及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于钢铁材料制造领域，具体涉及一种HM1粉末钢及其制备工艺。

背景技术

HM1模具钢具有良好的抗热疲惫性能、抗回火稳定性能和良好的冶炼、锻造、热处理及机械加工工艺性能，是高强韧性热作模具新钢种。适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的压力机锻模、轴承热锻凹模、成型滚锻模、高强度和高热强钢的精密锻造、铝和铜合金压铸模、热挤压摸具等，在高温性能方面明显优于H13钢。从模具经济性方面考虑，使用粉末冶金（PM）模具钢大大降低了单件成本。尽管模具初始成本较高，但是延长模具寿命，减少停工时间，同样让使用者获益。从冶金学观点来看，根据特殊方法冶炼推出的粉末冶金模具钢比常规工具钢的寿命长。粉末冶金模具钢碳化物细小且分布均匀，形成的碳化物越硬，尺寸越小，分布越均匀，就越能提高模具寿命。粉末钢制备过程中，金属粉末的成分和性能对于粉末钢的性能影响最为显著。

发明内容

本发明钢含有的C、Si、Mn、Cr、Mo、W、V、P、S元素，其显微组织为马氏体+碳化物。

本发明提供一种HM1粉末钢的制备工艺及其金属粉末，粉末粒度50-100μm，其各元素的质量分数为：0.32－0.42%C，0.60－0.90%Si，1.20－1.80%Mn，2.80－3.30%Cr，2.50－3.00%Mo，0.80－1.20%V，1.20－2.80%W，P≤0.030%，S≤0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。

其中，W优选2.4-2.8%。

W熔点高，比重大，W与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性，可显著提高红硬性和热强性，W在钢中除形成碳化物外，部分地溶入铁中形成固溶体。其作用与钼相似，按质量分数计算，一般效果不如钼显著。W在钢中的主要用途是增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性。W形成难熔碳化物，在较高温度回火时，能延缓碳化物的聚集过程，保持较高的高温强度。W还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性。所以，优选W含量，对获得优良的高温性能具有重要意义。

本发明提供一种HM1粉末钢的制备方法为：热等静压温度1000-1150℃，压力100-160MPa，保温2小时，以0.01－0.15℃/s的速率冷却到700-800℃，保温1-4小时，缓冷至室温。

其中：热等静压温度优选1040℃，缓冷冷却速度优选0.01℃/s。

相比传统熔铸，热等静压工艺会获得更为均匀细致的显微组织。热等静压温度与压力的配合对样品的显微组织有着至关重要的作用，为获得性能优异的产品，微观组织需要最大程度的均匀致密，组织缺陷降到最低。若温度偏低，压力偏小，使合金粉末弥合度降低，会导致大量的组织缺陷，从而严重影响机械性能；若温度偏高，压力偏大，则会导致显微组织过分长大，粗化的微观组织力学性能较差，不能够达到性能的要求。

加热至1180℃，保温1小时，1125℃开始锻造，终锻温度900℃以上。

加热至700-800℃，保温2-6小时，缓冷至650-750℃，保温4-10小时，缓冷至室温。其中：第一次退火保温时间优选6小时，第二次退火保温时间优选10小时。

加热至1000-1150℃，保温1小时，油介质淬火，回火加热500-650℃，保温2小时，空冷至室温，二次回火加热500-650℃，保温2小时，空冷至室温。其中：回火及二次回火温度优选620℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.显微组织均匀细致，克服了现有技术中各种组织缺陷的形成，例如现有技术中没有尺寸如此细小的析出相。当具备上述条件时，钢的综合性能优异。

2. 使用寿命显著延长，维护费用低，性能优异，经济性强。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不局限于下列实施例。实施例中粉末钢的化学成分如表1所示，粉末钢的制备工艺如表2所示，粉末钢及对比钢的抗拉强度性能如表3所示，粉末钢及对比钢的冲击韧性性能如表4所示。

表1 本发明钢实施例与对比钢的化学成分，wt%

表2 本发明钢实施例与对比钢的制备工艺

表3 本发明钢实施例与对比钢的抗拉强度对比

表4 本发明钢实施例与对比钢的冲击功对比

实施例1

热等静压温度1020℃，压力120MPa，保温3小时，以0.02℃/s的速率冷却到760℃，保温4小时，缓冷至室温。