[发明专利]一种具有三维等向性能的热作模具钢及其制备方法

权利要求书

1.一种具有三维等向性能的热作模具钢，其特征在于，该模具钢的成分按重量百分比计如下：C：0.28％～0.31％，Si：0.55％～0.75％，Mn：1.00％～1.20％，P≤0.015％，S≤0.015％，V：1.20％-2.00％，Cr：4.00％-4.50％，Ni：0.20％-1.00％，Als：0.01％-0.03％，W：0.20％-0.30％，Cu：0.05％-0.10％，Ca：≤0.05％，[O]≤20ppm、[H]≤3ppm、[N]≤70ppm，其余为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢，其特征在于，所述模具钢中V/W≥6.8。

3.根据权利要求1所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢，其特征在于，所述模具钢中Si：0.65％～0.75％。

4.根据权利要求1所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢，其特征在于，所述模具钢钢板成品厚度为≤120mm。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢的制备方法，其特征在于：包括冶炼－大板坯连铸－加热－轧制－高温预处理－调质处理；

(1)大板坯连铸：

连铸采用的低过热度浇铸，所述低过热度为8-12℃；

连铸坯冷却速率控制在5-15℃/s，持续时间不大于1min，终冷控制温度范围在700-900℃；

所述的铸坯压下4-13mm；

所述大板坯厚度H控制在100mm≤H≤400mm，大板坯宽度W控制范围在1200mm≤W≤2000mm；大板坯规格宽厚积X需要满足0.2m²≤X≤0.38m²；

(2)加热：所述连铸坯料下线直装入炉，入炉温度550-750℃，总保温时间不大于12h；

加热分为四个阶段，第一加热段温度控制在800-950℃，保温时间1-2h，第二加热段温度控制在980-1180℃，保温时间1-2h，第三加热段温度控制在950-1100℃，保温时间2-4h，第四加热段温度控制在1200-1280℃，保温时间2-4h；

(3)轧制：

开轧温度为1150-1200℃，前三道次压下率在15％-30％，首道次压下量应大于30mm，并且全过程平均道次压下量控制在20mm以上；前三道次每次轧制后钢板表面进行表层冷却硬化，硬化冷速控制在20-40℃/s，硬化后钢板表面温度≥950℃；终轧温度控制在900-1050℃；轧后进入ACC冷却，冷却速率控制在5-10℃/s，终冷温度520-550℃；

轧制过程中采用大比例宽展轧制的方法进行生产，要求变形率因子K≥1.4，K＝K_w/K_L，K_w：宽展方向变形率，％；K_L：轧制方向变形率，％；

(4)高温预处理：控冷后钢板应随即进行高温预处理，入炉温度应控制在400-500℃；预处理温度控制在850-910℃；

(5)调质处理：淬火温度控制在980-1100℃，升温速率应控制在1-1.5min/mm范围之内，保温时间3-6min/mm，淬火后钢板表面温度控制在300-350℃；回火温度控制在610-750℃，保温1-4h。

6.根据权利要求5所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤(2)加热中，入炉温度为700-750℃。

7.根据权利要求5所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤(3)轧制中，在展宽到目标尺寸之前，采用横-纵交叉轧制方式，变形率因子K≥1.9。

8.根据权利要求5所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤(4)高温预处理中，入炉钢板快速升到目标温度，升温速率应控制在1-2min/mm范围之内，净保温时间6-10min/mm，冷却至550-710℃以下出炉堆垛空冷。

9.根据权利要求5所述的一种具有三维等向性能的热作模具钢的制备方法，其特征在于，在步骤(5)调质处理中，采取2-3次回火时，回火温度每次降低10-20℃。