[发明专利]高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备方法

权利要求书

1.一种高韧性、高等向性热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)电炉冶炼，按照热作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，温度为1630～1650℃时氧化扒渣，扒渣后加入硅铁合金、石灰、萤石，出钢温度为1650～1660℃，出钢过程中加铝进行脱氧；

(2)LF炉精炼，入LF炉后接通氩气，然后送电升温，加入石灰和萤石调整炉渣流动性，采用SiC粉和铝粒扩散脱氧，加热保温时间为10～20min，渣白后取样分析，白渣保持时间为30～50min，取样分析完毕后根据分析结果进行成分微调，LF炉出钢温度为1680～1690℃；

(3)VD精炼，极限真空度＜67Pa，保持该极限真空度18～35min，破真空后取样分析，成分合格后软吹入氩气至吊包，软吹氩气的时间为18～39min，吊包温度为1550～1568℃；

(4)浇铸电极坯，预热锭模为80～200℃，然后对锭模充入氩气，每个锭盘充氩气时间为3～5min，然后撤出氩气管，用盖子将锭模盖好后进行浇铸，浇铸全过程采用加挂石棉布的氩气保护浇铸件进行保护，氩气保护流量为15～26m³/h，浇铸时间为4～8min，电极坯直径为560～610mm，3～5h后脱模；

(5)退火，退火温度710～760℃，保温时间1～1.5min/mm，炉冷至300～350℃出炉；

(6)电渣重熔，采用步骤(4)得到的电极坯，表面清理磨光，采用氟化钙和氧化铝二元渣系进行冶炼，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为7～10kg/min，终点熔速值为5.0～8.0kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷80～100min后送锻造工序；

(7)锻造，将步骤(6)得到的电渣锭加热至1240～1260℃，保温15～25h进行扩散均质化，然后经墩粗拔长锻造开坯，然后再次加热至1240～1260℃，保温15～25h进行扩散均质化，然后再进行X、Y和Z三个方向(即长宽高三个方向)的墩粗后再次拔长至成品尺寸；

(8)超细化处理，将步骤(7)得到的工件置入加热炉中随炉升温至1010～1040℃，保温5～10h后，采用空-水-空-水的间隙冷却方式进行冷却，具体为：出炉空冷至表面840～860℃时，快速放入25～30℃的水中进行冷却，水冷至中心温度860℃～890℃后，空冷2～5min，然后再入水冷却至中心温度700℃～730℃后，空冷2～5min，再进入水中冷却至心部温度540℃～560℃，再将工件在空气中冷却0.5h～2h，使得工件表面最高返温温度为300～330℃，待表面温度为250℃-300℃后入炉进行球化退火；

(9)球化退火，将步骤(8)得到的工件置入退火炉中，加热至830～860℃，保温25～45h，进行球化退火。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热作模具钢按质量百分比含量计为：C为0.35-0.40％，Si≤0.25％，Mn为0.30-0.50％，Cr为5.00-5.30％，Mo为2.20-2.40％，V为0.50-0.65％，P≤0.010％，S≤0.001％，Ni≤0.20％，Cu≤0.10％，Nb为0.005-0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法在步骤(9)之后还包括如下步骤：

(10)在坯料上沿截面的中心部位切取横、纵向无缺口冲击试样，试样尺寸为7mm×10mm×55mm，试样随炉加热至1020～1040℃，保温30min油淬至室温。

(11)回火，将步骤(10)淬火后得到的冲击试样置入回火炉中，加热至600～630℃，保温时间120min，然后空冷至室温。

(12)重复步骤(11)的回火步骤2～3次，使得冲击试样硬度达到44～46HRC后进行冲击功性能检测。

4.权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述电极冶炼电渣锭直径为750mm，重量5.7～6t。

5.权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)的所述二元渣系中CaF₂∶Al₂O₃为(67.5～72.5)∶(27.5～32.5)。