[发明专利]一种高合金工模具钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高合金工模具钢及其制备方法，属于模具钢制备技术领域。为解决高合金工模具钢力学性能不合格的问题，本发明提供了一种高合金工模具钢的制备方法，其热处理步骤包括二次回火处理步骤，具体为将锻后退火所得钢材料加热到淬火温度保温1h，油冷；将冷却后钢材料加热到一次回火温度并保温2h，空冷；将冷却后的钢材料加热到二次回火并保温2h，空冷。本发明通过二次回火热处理步骤消除了钢材组织中的残余奥氏体和新生成的马氏体，生成了具有更好力学性能的回火索氏体，显著提高了高合金工模具钢的力学性能，其断面收缩率可达到41～44％，较现有技术提高了46％，满足了模具钢技术领域对高合金工模具钢的力学性能的要求。

技术领域

本发明属于模具钢制备技术领域，尤其涉及一种高合金工模具钢及其制备方法。

背景技术

高合金工模具钢是指专门用于制造冲压、模锻、挤压、压铸等模具的合金钢。由于高合金工模具钢中含有大量合金元素，钢的淬透性很好，往往淬火后组织中会保留大量的残余奥氏体，这些残余奥氏体只有在回火冷却的过程中才会继续转变为马氏体，即所谓的“二次淬火”。一次回火后由于新的马氏体的形成会产生新的内应力，加之仍有可能还有部分未转变的残余奥氏体存在，往往导致钢的力学性能断面收缩率不合格，造成严重的经济损失。

发明内容

为解决现有高合金工模具钢力学性能不合格的问题，本发明提供了一种高合金工模具钢及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种高合金工模具钢的制备方法，所述高合金工模具钢生产流程为：电炉→LF→VD→铸造电极坯料→坯料退火→电极坯料清理→电渣重熔→电渣锭热送退火→钢锭加热→锻造→锻后退火→热处理→磨光探伤→检验、检查→上交；其中热处理步骤包括二次回火处理步骤，具体为将锻后退火所得钢材料加热到淬火温度1050～1060℃保温1h，水淬、油冷至50～100℃；将冷却后的钢材料加热到520℃～530℃进行一次回火，均温后保温2h，空冷；将冷却后的钢材料加热到520℃～530℃进行二次回火，均温后保温2h，空冷。

进一步的，所述热处理步骤将钢材料加热到淬火温度的升温速度为60～80℃/h。

进一步的，所述热处理步骤将钢材料加热到一次回火温度和二次回火温度的升温速度均为60～80℃/h。

进一步的，所述电炉步骤中生铁量不少于30wt％，钢液温度不低于1580℃且出钢C含量不少于0.05％、P≤0.003％。

进一步的，所述LF精炼和VD真空步骤中白渣保持时间不少于30min，真空前S≤0.003％；白渣精炼完成后，在67Pa真空度下保持时间不少于20min，放散后加入钢包覆盖剂，以渣面微动不裸露钢液为准进行氩气软吹，软吹时间不少于20min。

进一步的，所述铸造电极坯料步骤中软吹后的钢液全程在压力为0.02～0.03MPa氩气保护下进行浇注，浇注时钢液温度为1505～1510℃；锭型为2.4t时，锭身的浇注时间控制为200～300s，帽口补缩时间控制为90～180s，模冷时间控制为30～60min；锭型为3.935t时，锭身的浇注时间控制不少于360s，帽口补缩时间不少于210s，模冷时间控制为150min；所述坯料退火步骤中浇注所得坯料加热至600℃均温2小时，以≤100℃/h的速度升温至820±10℃并在该温度保温10h，然后以≤50℃/h的降温速度降至300℃，空冷至室温。

进一步的，所述电渣重熔步骤中，当结晶器为Φ600/630时，四元渣制度为CaF₂42Kg、Al₂O₃ 63Kg、CaO 28Kg和MgO 7Kg，精炼时间为30min；当结晶器为Φ640/680时，四元渣制度为CaF₂ 51Kg、Al₂O₃ 77Kg、CaO 34Kg和MgO 8Kg，精炼时间为30min。