[发明专利]一种H13合金模具钢及其制备方法

说明书

本申请涉及热作模具钢技术领域，具体涉及到一种H13合金模具钢及其制备方法。所述H13合金模具钢包括如下组分：碳0.35～0.42％、硅0.17～0.37％、锰0.30～0.60％、铬1.35～1.65％、钼0.15～0.25％、铝0.70～1.10％、余量的铁。本申请中通过对H13合金模具钢的淬火温度、冷却方式以及回火温度等工艺参数的调控，优化金相组织，改善其表面韧性、耐磨性以及力学性能。本发明中H13合金模具钢具有优异的硬度、韧性等综合性能，可在制造冲击载荷大的锻模，热挤压模，精锻模；铝、铜及其合金压铸模等中得到广泛应用。

技术领域

本申请涉及热作模具钢技术领域，具体涉及到一种H13合金模具钢及其制备方法。

背景技术

热作模具钢要求材料具有高的淬透性、高的高温强度、高的耐磨性、高的韧度、高的抗热裂能力和高的耐熔损性能等。在美国，热作模具钢分为三种：铬热作模具钢、钨热作模具钢和钼热作模具钢，都冠以H字母，分别表示为H10～H19、H21～H26和H42、H43等。其中前两种钢的含碳量在(0.30～0.50)％范围，后种钢的含碳量在(0.50～0.70)％范围内，三种钢的Cr、W、Mo和V合金元素的总含量在(6～25)％范围。

H13钢是使用最广泛和最具代表性的热作模具钢种,它的主要特性是：(1)具有高的淬透性和高的韧性；(2)优良的抗热裂能力，在工作场合可予以水冷；(3)具有中等耐磨损能力，还可以采用渗碳或渗氮工艺来提高其表面硬度，但要略为降低抗热裂能力；(4)因其含碳量较低，回火中二次硬化能力较差；(5)在较高温度下具有抗软化能力，但使用温度高于540摄氏度(1000℉)硬度出现迅速下降(即能耐的工作温度为540摄氏度)；(6)热处理的变形小；(7)中等和高的切削加工性；(8)中等抗脱碳能力。

传统的H13合金模具钢的综合性能虽然较好，但是在回火中二次硬化能力较差，能耐工作温度有待提高。因此需要对H13合金模具钢配方及其工艺进行优化，改善其综合性能。

发明内容

针对上述技术问题，本申请的第一方面提供了一种H13合金模具钢，所述H13合金模具钢包括如下组分：碳0.35～0.42％、硅0.17～0.37％、锰0.30～0.60％、铬1.35～1.65％、钼0.15～0.25％、铝0.70～1.10％、余量的铁。

作为本发明一种优选的技术方案，其组分中磷含量不高于0.025wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，其组分中硫含量不高于0.025wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，其组分中镍含量不高于0.40wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，其组分中铜含量不高于0.25wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，其组分中钒含量不高于0.03wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述H13合金模具钢包括如下组分：碳0.38～0.42％、硅0.25～0.33％、锰0.32～0.42％、铬1.42～1.60％、钼0.17～0.22％、铝0.76～0.94％、余量的铁。

本发明的第二个方面提供了如上所述的H13合金模具钢的制备方法，其包括如下步骤：

按照上述成分要求取钢棒材，开坯锻造，然后在920～980摄氏度下正火处理；然后在620～680摄氏度下回火处理4～7小时，磨光、电渣处理等后即得。

作为本发明一种优选的技术方案，所述开坯锻造过程中的加热温度为1180～1200摄氏度。

作为本发明一种优选的技术方案，所述开坯锻造过程中开锻温度为1050～1100摄氏度，终锻温度高于850摄氏度。