[发明专利]一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤

说明书

本发明提供一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤，在国家标准模具钢H13的基础上，采用优化原料配方、优化熔炼工艺、优化热处理工艺三管齐下，结合了H13的高稳定性，进一步提高了抗热疲劳性、抗回火性能，具有更好的热强韧性，明显提高了模具的使用寿命。具备以下特点和优势：1.高纯净度，提高模具的疲劳寿命；2.高等向性，优异的抗冲击开裂；3.优异的强韧性和极佳的耐磨性；4.优异的淬透性，高温热处理时的尺寸稳定性；5.优异的耐热冲腐蚀性、极佳的抗热龟裂性能。

技术领域

本发明涉及机械零件成型技术领域，具体涉及一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤。

背景技术

随着模具工业的迅速发展，越来越多的零件采用压铸、热挤压、热锻成形工艺。目前我国广泛应用的热作模具钢主要是国标H13(4Cr5MoSiV1)，具有良好的韧性和热疲劳性能，应用于铝压铸模、热锻模等产品，特别是近年来我国汽车工业的飞速发展，汽车部件铝压铸模、热锻模的需求量更是井喷式增长，每年开设此类模具在10000万套以上。

铝合金压铸模、热锻模的服役条件较为苛刻，铝合金熔液的温度通常在650～700℃左右，热锻产品温度在1000℃左右，模具在使用中要与高温金属接触，模具型腔表面在短时间内骤然升到700℃，之后又迅速冷却，这种急冷急热过程会在模具表面产生应力，然而H13模具钢能耐受的最高工作温度为540℃，当使用温度高于540℃时，其硬度迅速下降，即抗热裂性能会根据温度的升高而明显下降，适应不了热作模具在使用中急冷急热的工作环境，模具在循环应力作用下服役，其表面容易产生疲劳裂纹、熔蚀等早期失效问题，影响模具的使用寿命。并且，与实际需求相比，H13钢的纯净度、高温强度与韧度、抗氧化性、回火稳定性、以及硬度、耐热性能和导热性能都需要有较大的提升。

模具合金钢的特性主要是由其化学成分来决定的，Mo溶解于A中能提高钢的淬透性，Mo是作为使模具钢具有二次硬化的主要合金元素加入的；V是有效阻止A晶粒粗化的元素，也是在高温下服役的钢材的重要合金化元素。市场上投放的H13模具钢是按国家标准生产的，但在实际应用时，因产品要求、生产条件、环境特点等与发达国家产品之间的差别还是很大。

模具钢的质量指标之一是碳化物分布均匀性，H13钢的含碳量不太高，仅为0.4％左右，但合金元素总量达8％，因此属于过共析钢，由于碳及合金元素的偏析，H13钢中有时会出现亚稳定的共晶碳化物。这类碳化物一旦形成大块的棱角状，或堆集成网链状。由于钢锭凝固时的选分结晶，尤其是凝固后期枝晶偏析严重，在枝晶网胞边缘产生连续粗大的碳化物，使金属塑性急剧下降。热加工退火后，贫碳区和富碳区交替分布形成带状组织，导致模具各向力学性能不一致，将会促使模具提前失效。

正是基于以上情况，我公司根据铝压铸模具、热锻模具的工作特点，对热作模具钢H13进行了针对性的工艺改革，经反复试验、多次改进，终于有了重大突破，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提升热作模具钢的工艺性能，提供一种高端热作模具钢的优化方法和工艺步骤，具体内容以YFH-17模具钢的生产工艺为例来展开。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

1.模具钢化学成分(重量比)