[发明专利]一种具有高纯净性微合金化模具钢及其制备方法

说明书

一种具有高纯净性微合金化模具钢及其制备方法，其化学成分的重量百分比为：C 0.38％‑0.48％，Si 1.50％‑2.00％，Mn 0.60％‑0.80％，P≤0.015％，S≤0.015％，Cr 4.80％‑5.80％，Mo 0.60％‑0.90％，W 0.70％‑1.00％，Nb 0.03％‑0.08％，Sr 0.005％‑0.015％，Ca 0.002％‑0.008％；其中Sr+Ca≥0.01％，余量为Fe及不可避免杂质。本发明设计了一种微合金化成分，配以适当工艺，使其具有优异综合性能及高效的生产流程，获得优异综合性能及生产周期短、成本低的高品质模具钢。

技术领域

本发明属于金属材料生产技术领域，尤其涉及一种具有高纯净性微合金化模具钢及其制备方法。

背景技术

模具行业被称为“制造业之母”，过去三十年间，在中国逐渐发展为全球制造业中心的过程中，模具行业在国内得以蓬勃发展。当下随着中国制造业的转型与升级，高端模具制造成为国内众多模具制造公司的发展方向。对于高端模具制造从业者来说，其中最重要一环是选择高品质的模具钢作为原材料以获得模具设计性能。

热作模具钢是消耗最快和要求最高的模具钢之一。热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高的高温强度、高的耐磨性、高的韧度等。其中，模具钢的纯净度对钢材的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳等性能均有很大影响。试验表明，夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等都直接影响模具钢的物理特性，进而对模具的使用性能和寿命产生直接影响。

近年来国内一些钢铁制造企业、研究单位和高校一直以热作模具钢作为研究和开发对象，力求我国生产的热作模具钢材能达到国外优质钢的水平，并不断创新研究开发。

申请号为CN201610459770.1的专利《一种热作模具钢板及其制备方法》中热作模具钢成分按质量百分数％计，C：0.45-0.55，Si：0.20-0.80，Mn：0.50-0.80，Cr：3.00-3.50，Mo：1.30-1.80，V：0.05-0.20，Nb：0.02-0.10，P≤0.015，S≤0.005。工艺流程为炼钢-浇注钢锭-加热-开坯-扩氢-加热-轧钢-热处理，钢板本身具有良好的综合性能。但是其焖钢需6小时以上，扩氢处理需保温48小时以上，生产周期相当长。

申请号为CN201210020349.2的专利《一种铝压铸模用热作模具钢》对热作模具钢的化学成分进行了优化设计，减少了C含量，调整Mo、Co的含量，由此能够有效地抑制作为压铸模型使用时从水冷孔开始的裂纹，在小于或等于500℃的低温回火，得到不易发生从水冷孔开始的裂纹的小于或等于HRC45的硬度。但是该种热作模具钢不能保证其他机械性能。

申请号为CN201610977623.3的专利《高红硬性高耐磨性热作模具钢材及其生产工艺》发明的热作模具钢成分按质量百分比计为：C：0.50-0.75，Si：≤1.50％，Mn：≤0.50％，P：0％-0.030％，S：0％-0.030％，Mo：2.50％-3.50％，Cr：4.20％-5.50％，V：0.60％-2.20％，Ni≤0.025％，Cu≤0.10％，其中Ni+Cu≤0.35％。该种热作模具钢克服了现有材料使用硬度不宜超过HRC52的问题，其能够满足HRC53-58的使用硬度，从而使用寿命至少提高2倍。但是其不能保证热作模具钢的冲击性能，且其成品钢需5-7天退火，生产效率低。

申请号CN200910199544.4的专利《复合微合金化高热强性热作模具钢及其制备方法》发明的热作模具钢具有高的纯净度、高的热强性、好的热稳定性同时具有优异的热疲劳性能。其成分及重量百分比为：C 0.25％-0.40％，Si 1.0％-1.8％，Mn 0.01％-0.3％，Cr3.5％-5.0％，Mo 2.0％-3.5％，V 0.8％-1.5％，Nb 0.03％-0.07％，稀土元素(Ce+La)0.05％-0.1％，P0.02％，S0.02％。同时添加Mo和V，且Mo元素含量较高，合金成本高。采用5-10h高温均质化处理及锻造固溶处理，生产周期长，成本高昂。