[发明专利]大截面、高硬度ZW872模具钢的制备工艺

摘要

本发明涉及大截面(厚度≥600mm)、高硬度ZW872(38‑42HRC)模具钢的制备工艺。该模具钢具有以下特点：(1)成材率高：锻造采用抱钳，钢锭直接进行墩拔改善中心锻透效果，出成品前一火次冒口端压钳把，成材率最高至82％；(2)晶粒细小均匀：正火冷却采用高温区水空交替、中温区风冷，有效地细化晶粒，晶粒度级别达到≥6级；(3)硬度均匀：锻造前钢锭进行高温均质化，改善成分均匀性。预硬化处理过程中采用空冷、浸水组合冷却方式进行淬火控时冷却，降低心部与表面的温度梯度，减少心部与边缘冷却差异，回火过程电炉附偶检测炉温情况。本发明的ZW872模具钢硬度均匀，整个横截面硬度差≤2.5HRC。

主权项

1.一种大截面、高硬度ZW872模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤A：电炉冶炼，按照大截面、高硬度ZW872模具钢的组分含量进行生铁和合金料的配料，在电炉中熔化冶炼，熔化冶炼温度1530‑1560℃时，吹氧助熔；吹氧过程中控制0.10％≤C≤0.45％，P≤0.008％，吹氧助熔温度为1630‑1660℃，进行氧化扒渣；所述氧化扒渣扒除80％以上的渣，扒渣后加入2kg/t的Si‑Fe合金，29kg/t的石灰，5Kg/t的萤石，炉温为1660‑1680℃时出钢，出钢过程中加3kg/t的Al；步骤B：LF精炼，将步骤A得到的钢液在LF炉中通氩气搅拌，送电升温，加入2.0‑3.0kg/t的SiC粉扩散脱氧，且所述SiC粉少量多次添加，保持LF包内为还原气氛；加热10‑15min，渣白后取样分析包内化学成分，根据分析结果调整成分；白渣时间≥20min，温度为1670‑1700℃时出钢；步骤C：VD精炼，将步骤B得到的钢液从钢包移至VD炉，保持VD炉的真空度≤65Pa，保持时间10‑20min，进行软吹，软吹时间10‑15min，软吹时保持渣面微动不裸露钢水；然后吊包浇注得到钢锭，浇注温度为1550‑1560℃；步骤D.高温均质化：将步骤C得到的钢锭加热，加热保持温度为1240‑1280℃，保温25‑35h；步骤E.锻造热加工：将步骤D处理后的钢锭降温至1100‑1150℃范围内进行锻造加工，锻造采用抱钳直接进行墩拔，改善中心锻透效果，墩拔结束后冒口端压钳把，最后火次压机钳口夹持钳把将锻材锻制为成品，终锻温度≥850℃，总锻比＞6，墩粗比＞2；步骤F.正火：将步骤E处理的锻材，加热至正火温度850‑890℃，保温10‑20h后，出炉冷却；冷却工艺采用高温区水空交替、中温区风冷的方式，其中高温区水空冷却交替具体为：每次水冷15‑30s，空冷返温2‑4min，水空交替冷却至表面550℃，所述中温区风冷具体为风冷至表面300‑350℃；步骤G.扩氢：将步骤F处理得到的锻材装炉进行扩氢退火，该钢属于白点敏感钢，扩氢方式采用起伏式，具体为：650℃保温20‑30h，出炉空冷至表面250‑300℃后入炉250℃保温10‑20h，再升至650℃保温20‑30h后炉冷，炉冷到300℃以下出炉；步骤H.淬火：将步骤G处理得到的锻材加热到840‑880℃后保温10‑20h，然后采用空冷、浸水组合冷却方式进行淬火控时冷却，具体为：先在空气中预冷180‑360s，待锻材表面740‑760℃，然后放入25‑40℃的水中进行冷却，第一次水冷至半径750‑800℃，返温4‑5min，返温至表面300‑400℃，第二次水冷至芯部820‑840℃，返温4‑5min，返温至表面250‑350℃，然后采用多道次水‑空交替冷却，每道次水冷使芯部温度降低20‑60℃，每次空冷4‑5min，待锻件芯部冷至300‑400℃时出水；其中所述半径为从锻材芯部到锻材表面位置的中点；步骤I.回火：将步骤H处理得到的锻材，入回火炉在300‑350℃保温5‑10h后，再升温至550‑580℃进行高温回火，保温时间为按厚度或直径计算为3‑5min/mm，回火后冷却至室温；步骤G.二次回火：将步骤I处理得到的锻材，入回火炉在300‑350℃保温5‑10h后，再升温至550‑580℃进行高温回火，保温时间为按厚度或直径计算为3‑5min/mm，回火后冷却至室温。