[发明专利]一种连铸坯生产冷镦模块用中碳低合金CrMnSiB系钢锻、轧制棒材及其制造方法

说明书

本发明涉及一种连铸坯生产冷镦模块用中碳低合金CrMnSiB系钢锻、轧制棒材，所述棒材以Fe为基础元素，化学成分重量百分数为C：0.39～0.43％，Si：1.30～1.50％，Mn：0.65～0.80％，P≤0.013％，S≤0.005％，Cr：0.75～0.90％，B：0.0015～0.0035％，O≤0.0015％，H≤0.00015％，N≤0.0070％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，及不可避免的杂质元素。通过控制冶炼、低温浇注、高温轧制或锻制、合理冷却及退火工艺过程实现，钢材最终得到铁素体+珠光体组织。钢材热处理后的力学性能：Rm≥1000MPa，Rp0.2≥850MPa，A≥12％，Z≥45％，Aku≥50J，HBW≥300，满足冷镦模具用材料的高强韧性及耐磨性使用要求。

技术领域

本发明属于连铸坯生产锻、轧制棒材的技术领域，涉及连铸坯生产冷镦模块用中碳低合金CrMnSiB系钢锻、轧制棒材的方法。

背景技术

冷镦模块工作上的特点要求模具材料有较高的强度、韧性和耐磨性，在剧烈的冲击载荷作用下其凹模表面承受很高的压应力，热处理后表面必须具有很高的硬度，而心部必须具有良好的韧性，这样，表面一定的压应力可以抵消冷镦过程中承受的应力以满足模具材料使用特性要求。

目前中碳低合金CrMnSiB系冷镦模块用钢棒材均采用模铸钢锭-锻造开坯或成材工艺生产，因为模铸-锻制冶金生产方式更适用于较高合金元素配比及钢的内部组织致密性、力学性能要求较高的模具用钢材。而连铸与模铸相比钢水浇铸方式及钢的凝固原理不同，生产合金含量较高的中碳CrMnSiB系钢需克服连铸坯内部组织致密性差、偏析重的缺点，以满足锻、轧制冷镦模具材料使用中的高强韧性要求。但模铸方式浇注生产的钢锭每支均需要切除冒口及锭尾，经锻制后开坯或直接成材工艺生产的钢材综合成材率80％左右。而连铸方式生产铸坯数炉钢一个浇次，铸坯成坯率高，锻、轧制后钢材综合成材率分别达90％、95％以上，具有生产效率高、成本低特点。因此提高连铸坯内部质量，控制铸坯锻、轧制生产工艺，以连铸坯代替模铸锭锻、轧制生产冷镦模具用钢是较好的冶金发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种连铸坯生产冷镦模块用中碳低合金CrMnSiB系钢锻、轧制棒材及其制造方法，通过提高中碳低合金CrMnSiB系钢Φ600mm²、390×510mm²连铸圆、方坯内部质量，采用合理的锻、轧制生产工艺，以连铸坯代替模铸锭生产Φ250-350mm规格锻制圆钢及Φ≥20-＜250mm规格轧制圆钢，内部质量满足SEP1921标准的D/d级别超声波探伤要求，力学性能满足冷镦模具材料使用上的强韧性及耐磨性等要求。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种连铸坯生产冷镦模块用中碳低合金CrMnSiB系钢锻、轧制棒材，所述棒材以Fe为基础元素，化学成分重量百分数为C：0.39～0.43％，Si：1.30～1.50％，Mn：0.65～0.80％，P≤0.013％，S≤0.005％，Cr：0.75～0.90％，B：0.0015～0.0035％，O≤0.0015％，H≤0.00015％，N≤0.0070％，Cu≤0.25％，Ni≤0.20％，及不可避免的杂质元素。

本发明采用Φ600mm²、390×510mm²尺寸的连铸圆、方坯代替模铸钢锭锻造或轧制生产钢棒，其中Φ250-350mm规格钢棒用连铸坯锻制生产，Φ≥20-＜250mm规格钢棒用连铸坯轧制生产，锻、轧制钢棒的内部质量满足SEP 1921标准的D/d级别超声波探伤要求，力学性能满足冷镦模具材料使用上的强韧性及耐磨性要求。

以下对本发明中所含各组分的作用及用量选择作具体说明如下：

C：碳是确保钢棒耐磨性的必须元素，提高钢中的C元素含量将会增加它的马氏体转变能力，从而提高钢的强度和硬度，进而提高耐磨性。但C含量太高，将降低材料的韧性，且过高的C含量也会导致大规格圆钢严重的中心C偏析从而影响钢棒的芯部韧性，本发明优选C为0.39～0.43％。