[发明专利]一种非调质模具钢及其制备方法

说明书

一种非调质易切削模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：0.35‑0.55％，Si：1.5‑2.2％，Mn：1.8‑2.4％，Cr：0.5‑0.9％，S：0.05‑0.15％，Mg：0.001‑0.015％，Al：0.01‑0.05％，Ca：0.0006‑0.0012％，V：0.1‑0.3％，Mo：0.1‑0.6％，RE：0.05‑0.1％；N：0.01‑0.08％，Nb:0.1‑0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

技术领域

本发明涉及钢铁行业的合金钢冶炼工艺，尤其是指非调质易切削模具钢生产工艺。

背景技术

易切削钢是在钢中加入一种或几种元素，利用其本身或其他元素形成对切削加工有利的夹杂物来改善钢材的切削性。易切削钢有较好的切削加工性能和较好的表面光洁度，能降低产品的制造成本。

非调质钢是不经过调质处理可达到性能要求的机械结构钢，采用此类钢制造零件，可省去调质热处理工序和装备，同时，避免了热处理过程中的所产生的废品，减少了污染，低了能耗，这种钢属节能型钢材。

模具钢对于现代工业而言至关重要，对模具钢材料要求主要包括适当的力学性能、良好的切削加工性能、较好的抛光、花纹蚀刻、耐蚀及焊接性能等。汽车业和大型家电制造业是塑料模具消费的重要用户，在此类模具的生产环节中，相对于模具钢模块生产成本，产品机加工所需的费用往往更高，在某些特殊产品制造中甚至可达到整个模具成本的80％，与此同时，产品生命周期的缩短和更新换代速度的加快倒逼着模具生产时间压缩，良好的机加工性能已成为判定模具钢材料质量的一个重要指标。

发明内容

本发明提供了一种具有良好切削性能的非调质模具钢，通过Mg、Ca、RE、 Al等的复合添加，在满足原有模具钢性能要求的基础上进一步降低了其加工成本和生产成本，降低了模具材料的生产能耗，缩短产品生产周期，适合大范围推广使用。

具体技术方案是：

一种模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：

C：0.35-0.55％，Si：1.5-2.2％，Mn：1.8-2.4％，Cr：0.5-0.9％，S：0.05-0.15％，Mg：0.001-0.015％，Al：0.01-0.05％，Ca：0.0006-0.0012％，V：0.1-0.3％，Mo： 0.1-0.6％，RE：0.05-0.1％；N：0.01-0.08％，Nb:0.1-0.25％,余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，所述合金组分满足以下公式：

1.5≦(V％+Nb％+Cr％)/(N％+C％)≦3 公式1

Al％/Mg％≧3 公式2

0.02≦(Ca％+Mg％)/S％≦0.15 公式3

本发明的易切削非调质钢通过如下工艺步骤进行制造：

(1)冶炼及合金化，电炉冶炼、出钢，LF炉外精炼，为保证钢中易切削夹杂物形态，在炉外精炼时采用先向钢中加入Ca-Si线进行处理，再向钢中加入 Mg-Al-RE中间合金进行处理；

(2)在保护气氛下进行浇铸，获得铸锭；

(3)经过1050-1150℃的均匀化处理后进行锻造，锻后空冷；

(4)进行回火处理。优选的，进行两次回火，第一次回火温度为450～550 ℃，时间0.5-5h，第二次回火温度为180-220℃，时间0.5-3h。

本发明所述易切削非调质钢的抗拉强度可达1200MPa以上，屈服强度达 800Mpa以上，且冲击韧性≧48J/cm²，硬度可达45HRC以上，且与本领域常用的模具钢40Cr相比，切削性能显著提升。