[发明专利]高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备工艺，制备工艺包括电炉冶炼，LF+VD精炼，浇铸，退火，电渣重熔，锻造，超细化处理，球化退火等步骤，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。通过对制备工艺的改进结合组分含量的改变，使得钢的纯净度、韧性和等向性能达到显著提高。

技术领域

本发明属于钢冶炼领域，具体涉及一种高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备工艺。

背景技术

近年来，为进一步提高H13型热作模具钢的性能，以适应日益苛刻的服役条件，需在H13钢的基础上进行成分优化。本发明以H13钢为基础，采用降低Si、V含量和提高Mo元素含量的同时向钢种添加微量Nb进行合金元素设计。Mo含量的增加推迟了高温稳定性较好的MC型碳化物向稳定性较差的M23C6型碳化物转变。Nb的加入能提高其热稳定性、提高热疲劳抗力。现有比较先进的技术水平，横、纵向无缺口冲击功之比(等向性)最多能够达到0.88。

发明内容

本发明提出一种高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备工艺。本发明所述的“ZW868”为该模具钢的牌号名称。

具体通过如下技术手段实现：

一种高韧性、高等向性热作模具钢的制备方法，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，在温度为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三个方向的墩粗后再次拔长至成品尺寸。