[发明专利]一种稀土模具钢及其制备方法

说明书

本发明属于模具钢技术领域，提供了一种稀土模具钢，通过在添加稀土元素Y的基础上增加Mg和B元素，在发挥稀土元素净化基体作用的同时充分利用了Mg和B的晶界占位，实现了晶界网状铬基碳化物的调控；并且，B元素可以充分提高奥氏体的淬透性，确保冷却过程中不会出现贝氏体等非马氏体相，进而得到了具有高冲击韧性和高等向性的稀土模具钢。实施例的结果显示，本发明提供的稀土模具钢的带状偏析程度为As1，夹杂物水平为1级，纵向冲击功为16.2J，横向冲击功为14.4J，等向性为0.88。

技术领域

本发明涉及模具钢技术领域，尤其涉及一种稀土模具钢及其制备方法。

背景技术

热作模具钢具有很高的强度和良好的耐磨性能，在锤锻模、热挤压模、压铸模等模具中广泛应用，然而目前国内的热作模具钢在冲击韧性，等向性以及硬度与热疲劳性能的匹配上与国外产品仍存在一定差距，而热作模具钢开模前的坯料组织调控对模具性能的影响至关重要。因此，制备能够满足北美协会标准中(NADCA#207-2016)对退火态模具钢的带状组织和碳化物偏析要求的热作模具钢，有望缩小国内热作模具钢与国外产品的差距。

热作模具钢中的合金元素主要有铬、钼、钒，它们在凝固过程中与铁、碳和氮形成各类合金碳化物，由于晶界位置能量较高，往往优先成为碳化物形核，从而导致网状碳化物偏析的产生，而热作模具钢的强度与韧性的匹配主要取决于碳化物的尺寸、类型以及分布。其中，富铬的脆性一次碳化物在晶界形成带状偏析是热作模具钢产生开裂的主要原因之一，为了改善热作模具钢中该类碳化物分布，提高热作模具钢的冲击韧性和等向性，专利CN1088629A、CN101709428A、CN103243268A在热作模具钢中添加了稀土元素，起到了净化基体、改善晶界碳化物分布的作用。然而，稀土元素与铁元素的原子半径差异使稀土元素在发挥微合金化作用上有限，尤其是在控制冷却过程中的相变，抑制非马氏体组织仍存在不足，进而无法得到具有高冲击韧性和高等向性的稀土模具钢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土模具钢及其制备方法，本发明提供的稀土模具钢具有高冲击韧性和高等向性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种稀土模具钢，按质量百分比计，包括以下组分：C 0.36～0.41％，Si 0.80～1.10％，Mn 0.30～0.50％，Cr4.90～5.40％，Mo 1.35～1.55％，V 0.8～1.1％，B 0.001～0.005％，Y 0.006～0.01％，Mg 0.001～0.005％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H0.005％和余量的Fe；其中，0.01％Y+Mg0.02％。

优选地，按质量百分比计，所述稀土模具钢包括以下组分：C 0.39～0.41％，Si0.85～0.95％，Mn 0.38～0.45％，Cr 4.98～5.30％，Mo 1.48～1.52％，V 0.89～0.95％，B0.002～0.004％，Y 0.007～0.009％，Mg 0.003～0.004％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H0.005％和余量的Fe；其中，0.01％Y+Mg0.02％。

优选地，所述稀土模具钢的带状偏析程度为As1级；所述稀土模具钢中的A、B、C、D、Ds夹杂物等级≤1级。

本发明还提供了上述技术方案所述稀土模具钢的制备方法，包括依次进行的：转炉熔炼、LF炉外精炼、VD精炼处理、铸造、电渣重熔、均质化处理、热锻压和热处理。

优选地，所述VD精炼处理过程中加入Y和Mg，所述Y和Mg以钇镁中间合金的形式加入；所述钇镁中间合金中Y的质量含量为30％，Mg的质量含量为70％；所述钇镁中间合金的固溶氧含量≤0.005％。

优选地，所述钇镁中间合金以合金线的形式加入；所述钇镁中间合金线的直径为3～6mm；所述钇镁中间合金线的喂线速率为2～4m/s。