[发明专利]改善冷作模具钢共晶碳化物的制备方法

说明书

本发明涉及改善冷作模具钢共晶碳化物的制备方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明解决的技术问题是冷作模具钢中存在的大颗粒共晶碳化物以及共晶碳化物的不均匀分布导致钢的力学性能下降，并在热处理过程中出现变形、开裂等质量问题。本发明的技术方案是提供改善冷作模具钢共晶碳化物的制备方法，步骤包括钢的冶炼、均质化处理和锻造或轧制，主要是在锻造或轧制过程控制不同温度区间变形量。本发明适用于厚度范围为70～200mm的冷作模具钢制备，共晶碳化物不均匀度按GB/T14979标准中第四评级图评定为≤4级，合格级别按GB/T1299‑2014判定，成品质量等级满足B/b级、A/a级。

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及改善冷作模具钢共晶碳化物的制备方法，冷作模具钢厚度范围为70～200mm。

背景技术

模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种，其中冷作模具钢是指使金属在冷态下变形或成形所使用的模具钢。目前市场上应用最广泛的冷作模具钢材料主要为高碳高铬的Cr12、Crl2MoV等，由于具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，并且高温抗氧化性能好，其作为通用型冷作模具钢材料广泛应用于制造各种用途的冷作模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀和精密量具等。然而，高碳高铬冷作模具钢属于莱氏体钢，由于钢中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析转变过程中会形成大量共晶碳化物，导致钢材的热塑性差，在锻造或轧制加工过程中容易出现表面裂纹。而且，尽管经锻造或轧制变形工序能够破碎鱼骨状共晶碳化物，但受锻造或轧制方向性的影响，钢材中的碳化物分布仍然是不均匀的，而钢中存在的大颗粒碳化物或碳化物分布不均匀会严重降低钢的力学性能，并导致模具在热处理过程中出现变形、开裂等质量问题。因此，共晶碳化物不均匀度是衡量Cr12、Crl2MoV等高碳高铬冷作模具钢材实物质量水平的重要技术指标。

发明内容

本发明解决的技术问题是冷作模具钢中存在的大颗粒共晶碳化物以及共晶碳化物的不均匀分布导致钢的力学性能下降，并在热处理过程中出现变形、开裂等质量问题。

本发明提供改善冷作模具钢共晶碳化物的制备方法，包括钢的冶炼、均质化处理和锻造或轧制，具体步骤如下：

a、钢的冶炼采用电炉冶炼+LF精炼+VD真空精炼，化学成分以质量百分数计控制为C：1.45～1.70、Cr：11.00～12.50、Mo：0.40～0.60、V：0.15～0.30；

b、均质化处理的加热温度控制在1130℃±10℃，保温时间控制在8h以上；

c、将经步骤b均质化处理得到的钢锭进行锻造或轧制，锻造过程采用“两轻一重”的直接拔长成型工艺，轧制过程为钢锭出炉后输送到轧机上进行可逆式轧制。

其中，化学成分以质量百分数计控制为C：1.45～1.57、Cr：11.00～11.75、Mo：0.40～0.50、V：0.15～0.22。

其中，均质化处理为红送钢锭至均热炉中，首先使钢锭在600±10℃的炉温条件下保温，然后加热到850±10℃保温，再加热到1130±10℃进行保温。

进一步的，均质化处理为红送钢锭至均热炉中，并在钢锭放进均热炉前测量其温度T，加热温度和保温时间按照下述情形进行，

若400℃≤T＜600℃，则首先使钢锭在600±10℃的炉温条件下保持1h，然后以≤100℃/h的升温速率将钢锭加热到850±10℃，使钢锭在850±10℃的炉温条件下保持3h以上，然后以≤150℃/h的升温速率将钢锭加热到1130±10℃，使钢锭在1130±10℃的炉温条件下保持8h以上，钢锭在均热炉中的总时间为18～20h；