[发明专利]一种经济型热压铸模具钢及其制备方法

说明书

本发明公布了一种经济型热压铸模具钢，热压铸模具钢的化学成分重量百分比为C：0.25‑0.45％，Si：1.0‑5.0％，Mn≤1.0％，Cr≤2.0％，Mo≤1.5％，P≤0.035％，S≤0.035％，AL≤0.035％,其余为Fe和其他不可避免的杂质。所述热压铸模具钢生产时还需加入渣料，渣料：MnO₂：≤5％，Ti0₂≤5％，硼酸≤5％，工业纯碱≤2％，Na₂O或K₂O：5％‑15％，SiO₂：65％‑70％，AL₂O_3：15％‑30％，CaF₂≤10％，CaO≤10％。本发明还公布了热压铸模具钢的制备方法，本发明的模具钢具有强度高、抗蠕变、断裂韧性好、和组织性能稳定等方面优点的基础上，显著降低了热压模具钢的生产制造成本。

技术领域

本发明属于钢铁制备技术领域,具体涉及一种经济型热压铸模具钢及其制备方法。

背景技术

模具钢通常可以分为热作模具钢、冷作模具钢和塑料模具钢三大类产品。热作模具钢主要用于制造铝合金压铸模和铜锌压铸模等，是目前使用最广和消耗最大的模具钢之一，它的工况条件复杂，在工作时需长时间与加热的坯料甚至液态金属相接触，当炽热的金属放入热作模具型腔时，型腔表面急剧升温，表层产生压应力和压应变，当金属件取出时,型腔表面由于急剧降温而受到拉应力和拉应变作用，极易产生热疲劳，并且热作模具钢在服役过程中，还要受到较大的冲击载荷。为此，制作模具的材料需要具有高的热强度、高温硬度、冲击韧性、淬透性和好的热稳定性和抗冷热疲劳性能等。通常该类材料含有可提高高温性能的钨、钼、铬、钒等合金元素，以满足模具高热塑性变形抗力、抗热疲劳能力及高热强性的性能要求。

目前，压铸模用热作模具钢常用可选的典型材料有3Cr2W8V(H21)、4Cr5MoSiV1(H13)。3Cr2W8V优点是具有高热强性、高回火抗力、高热稳定性、良好的耐磨性和加工工艺性能，工作温度可以达到650℃，淬透性中等；缺点为碳化物偏析严重，塑性、韧性、导热性、抗冷热疲劳性能和抗熔蚀性能较差。4Cr5MoSiV1优点是具有较高的热强度和硬度，在中等温度条件下具有良好的韧性、热疲劳性能和一定的耐磨性，并且淬透性高，热处理变形小，缺点是使用温度低于600℃，当使用温度过高时，硬度下降，则钢的抗龟裂性能显著下降，成为模具失效的主要原因。即3Cr2W8V强度有余韧性不足，而4Cr5MoSiV1韧性有余强度不足，两种材料在600～700℃温度区间内(压铸模常用温度区间)服役会由于性能不足而产生热疲劳和热开裂形式的失效，从而影响模具使用。

申请号201811220791.3中国专利公开了一种高红硬模具钢及其制备方法，按化学成分重量百分比含量为：C：0.28～0.30wt％；Si：2.20～2.50wt％；Mn：1.40～2.00wt％；Cr：4.50～4.70wt％；Mo：0.80～1.00wt％；V：0.30～0.50wt％；P≤0.03wt％，S≤0.03wt％，其余为Fe以及不可避免杂质。C＝1/30Cr+1/25(Si+Mn)。这个方案中高Si,高Cr,高Mn，虽然材料的关键性能指标能够达到，但工艺相对复杂，生产成本相对较高。

申请号为JP2011-072317A，公布日为2012年7月5日，名称为“一种具有优良的防锈性和热传导性的模具钢及其制造方法”的日本专利文献公开了一种模具钢，其化学元素质量百分含量为(wt.％)的成份组成：C 0.07～0.15％，Si 0～0.8％，Mn 0～1.5％，P＜0.05％，S＜0.06％，Ni 0～0.9％，Cr 2.9～4.9％，(Mo+1/2W)0～0.8％，V 0～0.15％，Cu0.25～1.8％，余量由Fe及不可避免的杂质，该日本专利文献所公开的模具钢中具有含量较高的Cr元素，生产成本高。