[发明专利]一种专用模具钢的选材及加工处理工艺

说明书

本发明提供一种专用模具钢的选材及加工处理工艺，包括：一种专用模具钢，所述模具钢的选材及质量百分比为：C：0.40％，Cr：3.10％，Mo：2.1％，V：0.91％，W：4.19％，Si：0.32％，Mn：0.27％，Ni：0.11％，P：0.01％，S：0.07％，余量为Fe；所述模具钢，经过1100℃～1150℃固溶淬火处理2小时，经过600℃～650℃回火处理4小时，耐高温、抗氧化物和耐蚀性加强，比现有钢材料更能满足模具工况条件要求。

技术领域

本发明涉及冶金铸造领域，尤其涉及一种专用模具钢的选材及加工处理工艺，具体适用于提高模具钢的耐高温、抗氧化物和耐蚀性，能满足模具工况条件要求。

背景技术

模具钢本身的特性及加工处理结果对模具使用寿命具有重要影响，模具工作条件恶劣，受到急冷急热以及冲击载荷的综合作用，对模具钢的性能要求非常高，成分决定模具钢的内在力学性能，优异的冶金质量、合理的加工处理工艺使这些性能得到充分发挥。

现有钢模具在工作中常出现龟裂和断裂失效，高温强度较低，较高温度下模具表面在冲击载荷的累积作用下，容易发生表面塌陷，且容易在高温条件下被氧化腐蚀，工艺性能较差，使用寿命有待提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的高温热稳定性差的问题，提供了一种专用模具钢的选材及加工处理工艺。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

(1)一种专用模具钢，模具钢的成分及质量百分比为：C：0.40％，Cr：3.10％，Mo：2.10％，V：0.91％，W：4.19％，Si：0.32％，Mn：0.27％，Ni：0.11％，P：0.01％，S：0.07％，余量为Fe；

(2)模具钢在1100℃～1150℃固溶淬火处理2小时，在600℃～650℃回火处理4小时；回火温度600℃～650℃，具有较高的强度值；回火温度超过650℃强度值大幅下降，已出现回火软化现象，此时模具钢强度和硬度均无法满足高温强度和热稳定性的要求；保证1100℃～1150℃淬火，强度值达到最高；模具钢在显微组织观察下，主要为板条马氏体、马贝复相组织、细小均匀的粒状碳化物和少量残留奥氏体，这种以存在大量位错的板条马氏体和下贝氏体为主的组织本身固有特点为具有较高的强韧性；此外，分布在组织的细小均匀的粒状碳化物，起到了弥散强化的作用，淬火温度低于1100℃时，强化作用显著，因此随淬火温度升高，淬火硬度上升；淬火温度1100℃时，合金元素硬化作用与残留奥氏体软化作用相比达到最佳，因而硬度达到峰值；残留奥氏体的软化作用与基体中合金元素的硬化作用共同影响新型热精锻模具钢材的硬度，更高的淬火回火温度并未使试验钢强度硬度更好；经显微组织观察发现，1150℃淬火后，试验钢残余奥氏体量增加，软化作用显著；超过650℃回火，回火组织为回火索氏体、碳化物，晶界有弱化现象；显微组织直接影响材料性能，材料强度硬度的显著降低就是这种奥氏体软化作用占优和晶界弱化现象的宏观体现，此时，模具钢材已无法满足热精锻工况对强度和硬度的基本要求，因此，该钢淬火温度必须低于1150℃、回火温度必须低650℃；模具钢的钢材处理加工过程中，应经过1100℃～1150℃固溶淬火处理2小时，经过600℃～650℃回火处理4小时，将固溶淬火、回火温度控制在推荐温度范围内较为合适；

(3)模具钢进行固溶淬火、回火工序时，利用温度监控系统对模具钢的温度进行监控，将加工工艺系统内不同测试点的热电偶的PLC地址存放到加工工艺系统二级计算机的数据库中，测试点布置在模具钢的顶面和底面；读取加工工艺系统内不同测试点的热电偶的温度并保存到加工工艺系统二级计算机的数据库中；读取加工工艺系统每段监控温度数据值，监控温度数据值由公式一计算得到：

公式一