[发明专利]高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺

说明书

本申请涉及模具钢技术领域，具体公开了一种高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺。高热强性高韧性热作模具钢由包括以下质量百分比计的原料制成：碳0.20～0.40%，硅0.05～0.20%，锰0.30～0.60%，铬1.00～4.00%，钼0.50～1.50%，钒0.20～0.60%，钴0.60～1.00%，钛0.06～0.16%，钇0.03～0.08%，铌0.03～0.08%，磷0.005～0.012%，硫0.003～0.008%，余量为铁；其制备方法包括材料熔炼、扩散退火、锻造、锻后热处理、去氢退火和回火热处理步骤，本申请制备得到的热作模具钢具有良好的热强性和韧性。

技术领域

本申请涉及模具钢技术领域，更具体地说，它涉及一种高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺。

背景技术

热作模具钢是指适用于对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，一般热作模具在工作时需要承受很大的冲击力和压力，模具也会和高温物体直接接触，并且还需要反复的加热和冷却，使用条件极其恶劣，因此需要热作模具钢具有较好的综合性能。

相关技术中常见的热作模具钢主要为4Cr5MoSiV1(H13)钢，因其良好的加工性能和韧性在市场中得到广泛应用。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：该4Cr5MoSiV1(H13)钢的使用温度超过550℃时，钢材中的碳化物聚集长大，使钢材基体软化，材料热稳定性降低，导致材料高温强度和硬度下降，容易出现开裂失效。

发明内容

为了改善钢材的使用温度超过550℃时，材料高温强度和硬度下降，容易出现开裂失效的问题，本申请提供一种高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺。

本申请提供的一种高热强性高韧性热作模具钢及其制造工艺采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种高热强性高韧性热作模具钢，采用如下的技术方案：

一种高热强性高韧性热作模具钢，包括以下质量百分比计的原料制成：碳0.20～0.40％，硅0.05～0.20％，锰0.30～0.60％，铬1.00～4.00％，钼0.50～1.50％，钒0.20～0.60％，钴0.60～1.00％，钛0.06～0.16％，钇0.03～0.08％，铌0.03～0.08％，磷0.005～0.012％，硫0.003～0.008％，余量为铁。

通过采用上述技术方案，金属钴融于基体材料中能够提高钢在高温作业中的组织稳定性，维持材料在高温下的力学性能；钛、钇、铌能够进一步提升材料在高温环境中的热稳定性；钴、钛、钇、铌等在材料制备过程中会形成MC型的碳化物，这些碳化物与锰、铬、钼、钒形成的碳化物互溶能够形成与基体具有共格界面关系的多元复杂析出相，能够提高高温性能稳定性，并且在回火过程中多元复杂析出相能够对材料起到强化作用，能够大幅提升回火过程中的二次硬化现象，使钢的综合性能得到显著改善；同时，本申请还对钢材中各个成分的含量进行了更加合理的调节，使钢材中形成的碳化物更为合理的分布于钢材中，提升材料的热强性和韧性等综合性能。

优选的，所述碳含量为0.30～0.40％，硅含量为0.05～0.10％，锰含量为0.20～0.30％，铬含量为2.00～3.00％，钼含量为0.80～1.20％，钒含量为0.30～0.50％，钴含量为0.70～0.90％，钛含量为0.08～0.12％，钇含量为0.04～0.06％，铌含量为0.04～0.06％。

通过采用上述技术方案，进一步优化钢材中各组分的含量，能够进一步提升钢材的热强性和韧性等综合性能。

优选的，所述碳含量为0.35％，硅含量为0.08％，锰含量为0.25％，铬含量为2.50％，钼含量为1.00％，钒含量为0.40％，钴含量为0.80％。

通过采用上述技术方案，进一步优化钢材中各组分的含量，进而强化钢材的热强性和韧性等综合性能。