[发明专利]一种高合金模具钢及其制备工艺

说明书

本发明公开一种高合金模具钢及其制备工艺，高合金模具钢包括C：1.5‑2.3％，Si：0.23‑0.38％，Mn：0.15‑0.35％，Cr：3.15‑7.45％，V：3.12‑4.28％，B：0.01‑0.03％，Zr：0.01‑0.03％，Ni：0.15‑0.38％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，本发明通过对现有高合金模具钢化学成分的调整，添加了Zr、B等金属元素，并限定各个组分的配比，使得高合金模具钢同时具有一定的其硬度和韧性，本发明制备的高合金模具钢硬度在64‑69HRC，冲击韧度为45‑51a_k(J/cm²)，均高于市售Cr12型钢，对于模具钢生产领域具有一定的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种模具钢材，特别是一种高合金模具钢。

背景技术

目前很多工业产品质量的改善，生产效率的提高，产品成本的降低以及产品的更新换代的速度，在一定程度上取决于模具的制造精度、质量、制造周期、成产成本和使用寿命等因素。如家用电器80％左右的零部件依靠模具加工，机电工业中约70％的零部件采用模具成型。随着世界模具制造业的迅速发展，作为模具工业基础的模具钢，近年来发展也极为迅速。

模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。大致可分为:冷轧模具钢、热轧模具钢和塑料模具钢三类。具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。其中合金含量高的模具钢，具有高的耐磨性、红硬性和纯净度等优点。

现有技术中，常用的高合金模具钢，即高碳高铬冷作模具钢Crl2、Crl2MoV，其具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，高温抗氧化性能好，因此广泛应用于制造各种用途的模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀和精密量具等。然而，这类模具钢属于莱氏体钢，由于钢中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析转变过程中会形成大量共晶碳化物，导致钢材的热塑性差，在锻造加工过程中容易出现表面裂纹，表现在力学性能上就是硬度高而韧性不足，只能制造一些韧性要求不高的冷作模具。因此，需要进一步改进，以期同时提高其硬度和韧性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种高合金模具钢及其制备工艺。

具体技术方案是：

一种高合金模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：

C：1.5-2.3％，Si：0.23-0.38％，Mn：0.15-0.35％，Cr：3.15-7.45％，V：3.12-4.28％，B：0.01-0.03％，Zr：0.01-0.03％，Ni：0.15-0.38％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，一种高合金模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：C：1.7-2.1％，Si：0.26-0.29％，Mn：0.21-0.31％，Cr：4.45-6.15％，V：3.72-3.48％，B：0.02-0.03％，Zr：0.01-0.02％，Ni：0.21-0.32％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，C为1.85％，Si为0.32％，Mn为0.27％，Cr为5.44％，V为3.78％，B为0.02％，Zr为0.01％，Ni为0.28％。

进一步的，本发明提供一种高合金模具钢的制备工艺，具体步骤如下：

(1)按高合金模具钢所含组分的质量百分比进行配料，在电弧炉中熔炼，得初级钢水，再进行真空脱气，得高纯度钢水；

(2)将高纯度钢水于1200-1300℃下浇铸，865-910℃退火13-15h，降温至300-550℃后静置冷却至室温，得电渣棒；

(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，重熔电压60-65V，电流10000-11000A，得钢锭；将钢锭于650-740℃恒温退火10-15h，1000-1100℃锻造，得锻材；