[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

说明书

本发明公开了一种耐高温人工水晶成型模具钢材料及其制备方法，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；制备时，采用EBT冶炼—LF精炼—VD真空脱气—ESR电渣重溶冶炼工艺，和钢锭退火—锻造—钢材退火—超细化热处理的钢材处理工艺，得到本发明的耐高温人工水晶工艺品成型专用模具钢材料，本发明钢材具有HRC60的硬度，且高温疲劳强度、冷热疲劳强度等性能的持久性均优于国内同类产品。

技术领域

本发明涉及工模具钢材料技术领域，特别是一种耐高温人工水晶成型模具钢材料及其制备方法。

背景技术

我国于2015年9月开始实施的工模具钢国家标准GB/T1299-2014，所列品种共92个，基本上形成了我国特色的工模具钢系列。特别是改革开放以来，我国模具工业进入了快速发展时期，这极大地促进了模具材料的生产，应用技术的进步。随着我国现代化工业的发展，国内一些大学、研究机构和钢厂在引进消化吸收国外先进设备、工艺技术和品种时，相继在冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢方面开发了一些具有一定特色的模具材料新品种，其中有一些新材料的技术性能已达到或超过国外同类材料的性能。

人工水晶工艺品模具用材料应归口玻璃模具钢，但我国目前模具钢品种尚缺乏玻璃模具钢种类，多以热作模具钢替代。改革开放初期，我国人工水晶模具从外国直接进口，价格昂贵且使用不便，出现质量问题协调解决困难。随着人工水晶模具使用量逐步增大，生产企业也逐步改用国产模具材料制作模具，以满足对人工水晶模具的需求，经反复比选，原上钢五厂所产H13性价比最佳，理化性能基本上能满足人工水晶生产工艺要求，但是H13存在一个重要缺陷：热疲劳性能低，导致模具使用寿命仅为进口模具的1/5。改用国产模具经历了三个阶段：第一阶段，改革开放初期一段时间内，人工水晶工艺品生产，包括灯饰品、衣饰品、装饰品、工艺品等，全部使用进口模具（以韩国模具为主）；第二阶段，开始使用进口材料仿制模具，这期间主要攻克模具制造关；第三阶段，除个别品种试制需进口材料制作模具外，绝大部分人工水晶制品模具均为国产模具材料制作，实现了人工水晶成型模具国产化。

虽然我国人工水晶成型模具实现了国产化，但是国产人工水晶成型模具在使用过程中还存在以下两个问题：一是模具使用寿命低（≤24小时），二是人工水晶工艺品表面光洁度不高。

影响模具使用寿命的因素很多，但主要原因还是热疲劳强度和抗氧化性。人工水晶工艺品属玻璃范畴，玻璃为非晶体，没有固定熔点，只有熔程，600～800℃开始软化，温度越高流动性越好。在被加热时由软化到完全变为液态常有一个相当宽的温度范围。人们正是利用此性质而在它半软不硬时将其制成各种形状的器皿、工艺品等。因此模具的工作温度一般在800～1300℃之间。由于模具频繁地与熔融状态的水晶接触，长期承受氧化、重力及热疲劳等作用，同时，模具的内腔接触面与水晶制品反复摩擦而被磨损，光洁度降低。这些因素导致模具失效而报废，使模具寿命降低。

因此，研发一种新的人工水晶工艺品成型用模具钢材料，提高模具钢材料的耐热疲劳强度和抗氧化性能，使人工水晶成型模具具有良好的耐热、耐磨、耐腐蚀、耐热冲击、抗氧化、抗热疲劳性能，成为目前行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对目前国产的模具钢材料存在耐热疲劳强度低，抗氧化性能差，生产的人工水晶成型模具存在使用寿命短，生产的产品表面光洁度低等问题，而提供一种耐高温人工水晶成型模具钢材料及其制备方法。