[发明专利]一种耐高温人工水晶成型模具钢材料及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温人工水晶成型模具钢材料，其特征在于：所述模具钢材料含有下述重量百分比的成分：C：0.38～0.45%，Si：0.50～0.70%，Mn：0.40～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.20～5.50%，Ni：0.80～1.20%，Mo：1.40～1.80%，V：0.50～0.80%，W：1.40～1.80%，Nb：0.10～0.20%，Y：0.001～0.003%，B：0.001～0.005%，[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm，余量为Fe；

所述耐高温人工水晶成型模具钢材料的制备方法，包括下述步骤：

（1）配料：采用50%的新铁料，20%的返回铁屑料，30%的返回铁块料，返回料中不得有油污、杂质、锈迹，合金烘烤备用；

（2）EBT冶炼：将配好的铁料加入电弧炉进行冶炼，炉料熔清前加入活性钙，调整并保持渣液流动性良好，能自动流渣，脱碳至脱碳量≥0.30%；取样分析，化学成分调整至接近控制成分下限，出钢，控制出钢温度为1650～1680℃；所述活性钙中CaO含量≥90%，活性度≥300ml；

（3）LF精炼：设置精炼温度为1560～1620℃，造渣剂以活性钙为主，碱度控制在2.5～3.5，渣白后保持白渣时间大于30分钟；除B、Y以外化学成分的微调在白渣下加入；吊包转真空前10分钟，保持温度不低于1660℃；

（4）VD真空脱气：脱气时控制真空度≤67Pa，在此压力下保持时间≥10分钟，保持吹氩强度以钢渣面翻滚而不溢出为准，脱气至[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm后，加入Y、B元素合金，温度达到1560℃时吊包浇注；

（5）浇注：模注下注法，浇注系统清洁干燥，避免外来夹杂物和气体带入钢中；根据操作需求控制好浇注温度和浇注速度，控制钢液面在模内平稳、匀速上升；保护渣用量2kg/t,严禁钢液面翻滚裸露；

（6）ESR电渣重溶：电渣重溶时，充填比为0.3～0.4，电极棒大头朝下，即浇注时最后结晶时的低熔点及夹杂物富集区由后端变为前端，改变电极棒小头朝下的传统工艺，减少或消除电渣锭偏析；

（7）钢锭退火：待料温降至600～700℃，以80～100℃/h的升温速度升温至810～830℃，保温（7+Q/4）h，再以30～40℃/h的降温速度降温至350℃以下，空冷；所述Q为钢锭直径；

（8）锻造：开锻温度为1120℃～1160℃，锻造比≥3.5～4.5，终锻温度为850℃～900℃，锻造过程采用三墩三拔的十字交叉锻造工艺；

（9）钢材退火：装炉温度220～290℃，以80～100℃/h的升温速率升温至860～880℃，保温5～6小时，以20～30℃/h的降温速率降温至500℃出炉；

（10）超细化热处理：包括A、B两道工序，具体工艺步骤如下：

工序A：装炉温度200～300℃，随炉升温至800～850℃，保温2～3小时，然后快速升温至1030～1050℃，保温3～4小时，出炉，水冷；当钢材表面温度降温至200～280℃时回炉；

工序B：装炉温度300～400℃，保温2～3小时，升温速度80～100℃/h的速度升温800～850℃，保温2～3小时，再升温至860～880℃，保温2～3小时，降温速度40～50℃/h的速度降温至700～750℃，保温8～10h，随炉冷至500℃，出炉；

（11）精整包装：探伤锯切、精整修磨、齐头做字、包装入库。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温人工水晶成型模具钢材料，其特征在于：所述模具钢材料含有下述重量百分比的成分：C：0.41%，Si：0.60%，Mn：0.50%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.35%，Ni：1.0%，Mo：1.60%，V：0.65%，W：1.60%，Nb：0.15%，Y：0.002%，B：0.003%，[N]≤80ppm，[H]≤2ppm，[O]≤15ppm，余量为Fe。