[发明专利]一种高韧性高硬度的冷热兼具型模具钢及其制备方法

说明书

本发明提供的高韧性高硬度的冷热兼具型模具钢，按质量百分比计，包括：C 0.75～0.85％，Si 0.8～1.2％，Mn 0.3～0.7％，Cr 5.0～6.0％，Mo 2.2～2.6％，V 0.4～0.7％，P0.025％，S0.003％和余量的Fe。本发明将C含量设定在热作与冷作模具钢的成分之间，能够提高材料淬透性和淬硬性同时还可以形成合金碳化物，改善耐磨性；降低Si含量，以提高材料的韧性；降低V含量，提高Mo含量能够减少含V共晶碳化物的生成，降低对韧性的影响，并保证材料具有较好的抗回火软化性。实施例的结果显示，模具钢的硬度为56～64HRC，冲击韧性为80～140J。

技术领域

本发明涉及模具钢制造技术领域，尤其涉及一种高韧性高硬度的冷热兼具型模具钢及其制备方法。

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，分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三类，用于锻造、冲压、挤压、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此需要模具钢具有高硬度和高韧性以满足不同工作条件的使用。

目前，通常采用调整模具钢的组分含量来提高模具钢的硬度和韧性，例如专利CN104561802A中记载了一种高硬度高韧性冷作模具钢，其化学成分重量百分比为：C：1.025～1.055％，Si：0.85～0.90％，Mn：0.20～0.40％，P0.02％，S0.02％，Cr：8.30～8.50％，Mo：1.95～2.05％，V：0.20～0.40％，其余为Fe和不可避免杂质；且上述元素同时需满足如下关系：C＝0.1(Cr+Mo)。此工艺虽然得到了高韧性高硬度的模具钢，但是钢的冲击功仅能够达到76J，模具钢的硬度越高，其冲击韧性越差，随着模具钢的工作条件越来越复杂，对模具钢的性能要求也越来越高，上述模具钢的冲击韧性难以满足要求。因此，有必要在保证模具钢具有高硬度的基础上对模具钢的韧性进行进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性高硬度的冷热兼具型模具钢及其制备方法，本发明提供的模具钢具有高硬度和高韧性的特点。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高韧性高硬度的冷热兼具型模具钢，按质量百分比计，包括：C0.75～0.85％，Si0.8～1.2％，Mn0.3～0.7％，Cr5.0～6.0％，Mo2.2～2.6％，V0.4～0.7％，P0.025％，S0.003％和余量的Fe。

优选地，按质量百分比计，包括：C0.78～0.82％，Si0.9～1.1％，Mn0.4～0.6％，Cr5.3～5.7％，Mo2.3～2.5％，V0.5～0.6％，P0.020％，S0.002％和余量的Fe。

优选地，按质量百分比计，包括：C0.80％，Si1.0％，Mn0.5％，Cr5.5％，Mo2.4％，V0.55％，P0.015％，S0.001％和余量的Fe。

本发明提供了上述技术方案所述冷热兼具型模具钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将合金原料混合后冶炼，得到钢锭；

(2)将所述步骤(1)得到的钢锭进行锻造，得到锻态合金；

(3)将所述步骤(2)得到的锻态合金进行热处理，得到冷热兼具型模具钢。

优选地，所述步骤(1)中的冶炼依次包括电炉熔炼、LF炉精炼、VD脱气、浇注和电渣重熔。

优选地，所述步骤(2)中的锻造依次包括锻造开坯和锻造成型。

优选地，所述锻造开坯的加热温度为1150～1250℃；所述锻造开坯的开锻温度为1150～1230℃，终锻温度＞820℃。

优选地，所述锻造成型的始锻温度为1150～1200℃。

优选地，所述锻造成型为自由锻成型。