[发明专利]一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢，所述原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢由以下组分组成，包括：C：0.200‑0.500wt.％，Cr：4.200‑12.224wt.％，Mo：0.800‑2.000wt.％，Ni：0.600‑1.500wt.％，V：0.300‑1.200wt.％，Mn：0.200‑0.600wt.％，Si：0.700‑1.500wt.％，S：0.020‑0.040wt.％，P：0.015‑0.040wt.％，N：0.005‑0.100wt.％，Ti：0.050‑0.200wt.％，Ca：0.001‑0.050wt.％，重量分数为20‑40wt.％的原位纳米TiC颗粒预分散中间合金加入量为：0.03wt.％‑1.00wt.％，余量为Fe。在锻造热作模具钢中以纳米TiC颗粒作为普通碳钢的组织调控剂和强化剂，提高其韧性和塑性。本发明还提供一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢及其制备方法，属于高性能热作模具钢制备领域。

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”。现有的国产热作模具钢的强韧性低，无法满足恶劣工况条件下的使用，因此寿命低，所以，提高热作模具的性能和使用寿命具有重大的国民经济意义。

细化的钢的组织和晶粒内的纳米颗粒可以强化钢的性能，晶纳米TiC作为钢的组织调控剂和强化剂可以有效地实现钢的微观组织细化和强韧化。

发明内容

本发明设计开发了一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢，在现有的热作模具钢中以纳米TiC颗粒作为钢的组织调控剂和强化剂并对其质量含量作出调节，提高其韧性和塑性。

本发明还提供了一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢的制备方法，以内生纳米TiC颗粒预分散的中间合金为纳米颗粒载体，将纳米TiC 颗粒带入到钢的熔体中，并对其质量含量作出调节，克服纳米TiC颗粒在钢的熔体中悬浮分散不均匀的问题，增强热作模具钢的强韧性。

本发明提供的技术方案为：

一种原位微量纳米TiC颗粒强韧化锻造热作模具钢，包括：

C：0.200-0.500wt.％，Cr：4.200-12.224wt.％，Mo：0.800-2.000wt.％，Ni：0.600-1.500wt.％，V：0.300-1.200wt.％，Mn：0.200-0.600wt.％，Si：0.700-1.500wt.％，S：0.020-0.040wt.％，P：0.015-0.040wt.％，N：0.005-0.100 wt.％，Ti：0.050-0.200wt.％，Ca：0.001-0.050wt.％，重量分数为20-40wt.％的原位纳米TiC颗粒预分散中间合金加入量为：0.03-1.00wt.％，余量为Fe。

本发明所述的有益效果：

以内生纳米TiC颗粒预分散的中间合金为纳米颗粒载体，通过纳米颗粒中间合金将纳米颗粒带入到钢的熔体中，促进纳米颗粒的分散。

与传统强韧化技术相比，微量微量TiC颗粒增强锻造热作模具钢的塑性和韧性具有独特的创新性，将纳米尺寸的TiC颗粒作为组织的细化剂和钢的强化剂，利用纳米尺度颗粒数量大，在部分形核大幅增加形核率的情况下，其余颗粒吸附在固液界面前沿，阻碍枝晶的生长，从而实现枝晶的细化，最终实现组织细化。具有不改变现有铸造工艺流程及设备、绿色环保等显著优势，实现在少量提高强度的同时，塑性和韧性有大幅度提高。

附图说明

图1为对比例1中未添加纳米TiC颗粒的锻造热作模具钢的金相组织照片。

图2为实施例1的纳米TiC颗粒的锻造热作模具钢的金相组织照片。