[发明专利]一种热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热作模具钢的制备方法，包括：将合金原料进行EBT电炉熔炼、LF精炼和VD精炼，得到合金液；将所述合金液进行模铸，得到铸件；将所述铸件进行电渣重熔、一次退火、锻造和二次退火，得到热作模具钢。本发明通过采用“电炉+LF+VD+电渣重熔”冶炼PGH13电极棒，从钢材组织控制和热处理关键技术角度解决压铸模具钢的组织均匀性、组织精细化问题；同时结合压铸模具钢服役性能评价及失效行为研究提出高端压铸模具钢稳定化生产的关键工艺，最终使高端的热作模具钢工艺成熟、质量稳定、合格率高废品少、成材率稳定在较高水平。本发明还提供了一种热作模具钢。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种热作模具钢及其制备方法。

背景技术

根据碳化物形成元素进行分类，H13(4Cr5MoSiV1)钢属于中碳Cr-Mo-V钢，其以高的淬透性、淬硬性、强韧性和抗冷热疲劳性能等在国内外广泛应用于各种热作工具。H13钢具有良好的热强性、淬透性和抗热疲劳性，被广泛应用于热锻模、铝合金压铸模和热挤压模等。H13钢通常在600℃以下温度使用，在使用过程中由于冲击载荷和反复的加热与冷却而导致冲击断裂和热疲劳裂纹是造成模具早期失效最主要的原因。因此，提高钢材的冲击韧性和抑制热疲劳裂纹的产生可以提高模具的使用寿命。我国目前仍大量使用进口热作模具钢材料。究其原因，主要是因为国内企业对H13模具在轧制及轧制后处理工艺方面不成熟，产品质量不稳定。随着加工要求的提高、市场竞争的加剧，特殊钢用户提出了控制钢材综合性能稳定的要求。合理的轧制工艺可以优化显微组织、改善带状偏析、提高H13钢冲击韧性、减小热疲劳裂纹产生，是重要的生产环节。因此，开发具有自主知识产权的、优质、高性能的高端压铸模具钢具有十分紧迫的现实意义，具有很好的产业化前景和市场竞争能力，具有显著的经济效益和社会效益。

PGH13钢具有较高的强度、回火稳定性，良好的韧性及抗热疲劳性等优点，是取代H13的优选材料。由于热作模具工作环境处在600℃以上的高温下，不可避免会发生蠕变软化(经过长时间使用后，模具材料自身的基体金属回复转变、碳化物聚集长大，与最初装机使用的状态相比硬度、强度下降，使用性能逐渐恶化)，所以与冷作模具和塑料模具相比，热作模具的寿命总是不尽如人意。国内外对热作模具钢的合金优化与改良从未停止过，如国外对H13钢的改良与优化，形成了Dievar、DH21、TQ1等新型钢种，其改良方向多为降Cr、Si，增Mo；也有降C、增Si、Mn的合金化思路；添加微合金元素如Nb，稀土等来改善其性能。大型化、高等向性、长寿命是压铸模的发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热作模具钢及其制备方法，本发明提供的热作模具钢具有良好的性能。

本发明提供了一种热作模具钢的制备方法，包括：

将合金原料进行EBT电炉熔炼、LF精炼和VD精炼，得到合金液；

将所述合金液进行模铸，得到铸件；

将所述铸件进行电渣重熔、一次退火、锻造和二次退火，得到热作模具钢。

优选的，所述EBT电炉熔炼的出钢温度≥1680℃。

优选的，所述LF精炼过程中的入炉温度为1540～1580℃。

优选的，所述LF精炼过程中出钢后除渣至渣厚为60～100mm。

优选的，所述VD精炼过程中极限真空度为≤67Pa。

优选的，所述浇注过程中的浇注温度为1530～1540℃。

优选的，所述电渣重熔过程中的渣系包括CaF₂和Al₂O₃。

优选的，所述一次退火的温度为850～870℃；

所述二次退火的温度为850～870℃。