[发明专利]一种低钒含氮热作模具钢及其制备方法

说明书

一种低钒含氮热作模具钢及其制备方法，成分按质量百分比含C 0.3～0.4％，Si 0.2～0.6％，Mn 0.2～0.5％，Cr 4.5～5.5％，Mo 1.1～1.7％，V 0.4～0.6％，N 0.02～0.07％，Ce 0.005～0.03％，Mg 0.001～0.006％，余量为Fe。方法为：(1)按设定成分熔炼钢水，采用气相渗氮法进行增氮，浇注；(2)1200～1250℃均质化；(3)锻造；(4)1000～1100℃正火；(5)球化退火；(6)1000～1050℃保温、油冷完成淬火；(7)两次530～620℃保温2～6h回火。本发明的成分降低钒、硅含量，添加适量的氮，协同添加微量稀土和镁，提高钢的洁净度，改善碳化物分布的效果，最终提高模具钢的性能。

技术领域

本发明属于材料与冶金技术领域，特别涉及一种低钒含氮热作模具钢及其制备方法。

背景技术

模具工业水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一；热作模具钢是消耗最快和要求最高的模具钢之一，主要用于制造固态金属或高温液态金属压制成型的模具，广泛应用于锤锻模具、热挤压模具和压铸模具。

为了提升热作模具钢的综合性能，延长模具的服役寿命，常见的合金化思路是通过提高钼、钒等贵合金元素含量，提高热作模具钢的抗摩擦磨损、抗冷热疲劳等性能，而高含量贵合金元素的添加势必会带来成本高和偏析倾向大的问题，制约其工业化推广；因此，开发低成本且服役性能优异的新型热作模具钢具有重要的工程意义和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种低钒含氮热作模具钢及其制备方法，通过降低钒含量和硅含量，增加氮元素，协同添加稀土和镁，减少偏析降低成本，配合短流程工艺，保证模具钢质量，延长模具钢寿命。

本发明的低钒含氮热作模具钢的成分按质量百分比含C 0.3～0.4％，Si 0.2～0.6％，Mn0.2～0.5％，Cr 4.5～5.5％，Mo 1.1～1.7％，V 0.4～0.6％，N 0.02～0.07％，Ce0.005～0.03％，Mg0.001～0.006％，余量为Fe。

上述的低钒含氮热作模具钢的的硬度为42～53HRC。

上述的低钒含氮热作模具钢的抗拉强度为1300～1800MPa，屈服强度为1050～1550MPa，冲击吸收功为20～45J。

本发明的低钒含氮热作模具钢的制备方法按以下步骤进行：

1、按设定成分熔炼钢水，熔炼过程中采用气相渗氮法进行增氮，熔炼完成后浇注成钢锭，其成分按质量百分比含C 0.3～0.4％，Si 0.2～0.6％，Mn 0.2～0.5％，Cr 4.5～5.5％，Mo 1.1～1.7％，V 0.4～0.6％，N 0.02～0.07％，Ce 0.005～0.03％，Mg 0.001～0.006％，余量为Fe；

2、将钢锭加热至1200～1250℃后保温8～12h，进行均质化，获得均质铸锭；

3、将均质铸锭去除后进行锻造，终锻温度900～950℃，空冷至常温，制成锻件；

4、将锻件加热至1000～1100℃后保温1～2h，空冷至常温完成正火，获得正火锻件；

5、将正火锻件加热至840～880℃后保温1～3小时，随炉冷却至720～760℃，再保温3～5小时，随炉冷却至常温完成球化退火，获得退火锻件；

6、将退火锻件加热至1000～1050℃后保温0.5～2小时，油冷至常温完成淬火，获得淬火锻件；

7、将淬火锻件进行两次回火，回火是将锻件加热至530～620℃后保温2～6h，空冷至常温；两次回火完成后获得低钒含氮热作模具钢。