[发明专利]一种高温高强低碳热模钢及其制备方法

说明书

一种能在高达600‑700℃工况长期使用的热作模具钢及制备技术，属于材料与制备领域。本发明成分质量百分数为：C:0.12‑0.30、Si:≤0.5、Mn:≤0.5、Cr:1.0‑3.0、Mo:1.5‑2.5、W:0.3‑1.2、Ni:0.5‑1.6、V:0.2‑1.0、Nb:0.03‑0.15、N:≤0.05、S:≤0.03、P:≤0.03、(Mo+W)≤3.5，(Nb+V)≤1.0，其余为Fe和不可避免的杂质元素。本发明采用低碳形成板条马氏体，以获得室温低温高韧性；采用Cr、W、Mo、V、Nb等合金化，并通过优化热变形与热处理工艺，提高固溶强化与形成在600‑700℃仍保持稳定性的MC、M₂C型碳化物，以获得材料的高温强度与热稳定性能。与目前常用H13、25Cr3Mo3NiNbZr等热作模具钢相比，其700℃高温强度提高50‑100％，回火热稳定性提高50‑100℃，很好解决600‑700℃高温用热作模具钢难题，同时在600℃及以下温度具有更长的使用寿命。

技术领域

本发明属于材料与制备领域，具体涉及低碳热作模具钢及其制备方法。

背景技术

热模钢主要用于各种高温工况使用的模具、以及高温下的特种部件等。热作模具钢又分为热锻模、热挤压模、压铸模和热冲裁模等。其中又以热锻模、热挤压模的工作条件要求最为典型，在一定程度的载荷条件下使炽热的固态金属产生塑性变形，其工作时不仅与高温金属或液态金属接触，模腔温度可高达500℃-600℃，局部温度甚至高达700℃，并且承受一定的载荷，在强烈载荷的周期冲击下极易发生软化塌陷、变形等，故模具钢的高温强度亦为决定热作模具寿命的另一重要性能参数。

H13钢是常用的传统模具材料，国内需求量大，然而近些年来随着科学和工艺技术的快速发展，对热模钢的使用温度和热稳定性等提出更高的要求，国外研发了一系列优秀的新型热作模具钢，最具有代表性的是25Cr3Mo3VNb、8407、QR090和DIVAR钢，它们的化学元素含量见表1。

表1 H13钢及一些典型新型热作模具钢化学成分 质量分数(％)