[发明专利]一种新型高级热冲压模具钢HS8及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型高级热冲压模具钢HS8，涉及模具钢成份配方和制造技术领域。新型高级热冲压模具钢化学成份的重量百分含量为：C 0.51‑0.55％；Si 0.10‑0.30％；Mn 0.40‑0.60％；Cr 5.00‑5.30％；Mo 2.30‑2.50％；V 0.50‑0.70％；P≤0.012％；S≤0.002％；其余为Fe和不可避免的杂质及残余微量元素。本发明模具钢采用科学独特的合金元素配比、经过超纯冶炼和多向锻打，并结合高温均质化和超细化处理等工艺，不仅使材料具备极高的纯净度、组织等级和等向性，而且全面提升了热冲压模具钢的硬度、高温屈服强度、蠕变强度、韧性和延展性、抗回火性、抗塑性变形等各项关键性能指标。由于HS8增强了抵抗热冲压模具的主要失效机理的能力(热磨损、热裂纹、塑性变形等)，因此能显著提高热冲压模具的质量和寿命而获得更佳的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种模具材料、具体为高级热冲压模具钢，主要用于汽车、航天等领域的高档热冲压模具，涉及模具钢制造技术领域。

背景技术

模具工业是产品之母，是产品制造中最重要的基础装备工业，主要种类有塑料模、冲压模、铸造模、锻模、挤压模、玻璃模、拉丝模、橡胶模等，其中冲压模具又可分为冷冲压模和热冲压模等。模具材料是模具本体母材，是确保模具性能和品质的基本关键因素，模具钢根据用途及使用条件，可以分为塑料模具钢、热作模具钢、冷作模具钢及高速钢等，热作钢根据具体用途又可压铸及铸造模具钢、热锻模具钢、热挤压模具钢、热冲压模具钢等。

中国的模具工业经过30多年的转型升级和创新发展，已成就了世界模具制造大国和贸易大国、并不断加速向世界模具强国的转变。伴随着模具工业的发展，国产模具钢在专业厂家数量、钢材品种、质量等级及稳定性、营销体系建立等方面均取得了长足的提升和进步。但是，国产模具钢现阶段的问题和不足也是显而易见的，主要表现为质量稳定性与进口模具钢还有一定差距、创新开发及市场应用不足、品种不够齐全并缺乏特定模具专用模具钢、系统推广和品牌建设力度不足、在高端及中高端市场占有率明显偏低、进口量明显大于出口量等等。

热冲压成形技术，是将硼钢钢板(初始强度为500～700MPa)加热至奥氏体化状态，快速转移到模具中高速冲压成形，在保证一定压力的情况下，制件在模具本体中以大于27℃/s的冷却速度进行淬火处理，保压淬火一段时间，以获得具有均匀马氏体组织的超高强钢零件的成形方式。热冲压成形的优点：热冲压零件具备超高强度，减轻材料重量从而有效减轻整机重量；同时改善冲压成形性，提高零件尺寸精度，提高表面硬度、抗凹性和耐腐蚀性；另外还降低成型压力机机吨位等等。

近几年汽车及航空等热冲压零件伴随着轻量化要求的日益提高而迅猛增长，从而带动了热冲压模具的快速发展。但是作为热冲压模具制造的最重要原材料，热冲压模具钢却存在市场供应品种较为单一、缺乏专用材料、进口材料占主导地位但价格昂贵、国产热冲压模具材料虽有一定研制但市场化进展缓慢等诸多问题和矛盾。

目前市面上销售流通的热冲压钢大多存在合金成份配比不够优化、冶炼不够精细、纯净度偏低、未经过组织细微化处理等因素，使得材料在硬度和耐磨性、高温强度、韧性、抗热疲劳性等方面的性能均存在诸多不足(单就市面上的热冲压模具钢硬度来说，使用硬度基本都在HRC52以下、严重制约模具的耐磨性和寿命)，从而导致热冲压模具的抗高温耐磨性、热裂纹性能、抗塑性变形、抗整体开裂等性能总体不佳，模具最终寿命不长且不太稳定，已越来越不能满足产品批量大、形状结构复杂、表面质量要求高的高性能热冲压模具之要求。因此有必要根据高性能热冲压模具对材料的要求和需求，创新研制一种综合性能出色的高级专用热冲压模具钢。

发明内容

本发明的目的在于创新研制高级热冲压模具的专用材料，提供一种各主要性能指标均优良出色的新型热冲压模具钢。