[发明专利]一种高韧性、高等向性ZW851热作模具钢

权利要求书

1.一种高韧性、高等向性ZW851热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：（1）电炉冶炼、（2）LF精炼、（3）VD精炼、（4）电极坯浇铸、（5）电极坯去应力退火、（6）电渣重熔、（7）超高温均质化处理、（8）多向锻造及变形、（9）锻后预处理、（10）超细化处理、（11）周期球化退火和（12）精整的步骤；

所述电渣重熔的步骤为：采用浅熔池的电渣重熔，锭型为Φ750~Φ1100mm，平均熔速为6.5~13.5g/min，平均熔池深度为180~250mm形成浅平的熔池，结晶组织与电渣母材的轴向夹角≤55°，电渣重熔过程进行全程氩气保护冶炼，获得电渣母材；

所述超高温均质化处理的步骤中，超高温均质化的温度为1280~1300℃，超高温均质化保温时间为25~40h；

其中所述锻后预处理为：锻造后的毛坯先通过风冷至表面温度为450~550℃，然后再升温至820~860℃，并保温8~16h，保温结束后以≤40℃/h的冷却速率随炉缓冷至500℃以下，然后再出炉空冷至室温，进行表面缺陷清理、两端锯切平头及端面倒棱处理，倒棱标准为4~6mm的圆角或倒角；

所述超细化处理为：将锻后预处理的所述模具钢的坯料，加热至1010~1030℃的温度后，保温4~10h，然后采用水冷和空冷交替冷却的方式将模具钢快速冷却至模具钢的芯部温度为505~600℃后，然后进行水雾冷却，水雾冷却至芯部温度为400~500℃，最后进行空冷，空冷至表面返温不超过330℃，完成超细化处理；

所述周期球化退火为：将超细化处理后所述模具钢的坯料继续空冷至200~250℃后装球化退火炉，装炉温度为250~300℃，然后升温至830~850℃，保温8~20h，然后再随炉缓慢冷却至680~720℃，保温13~28h，然后再重复执行升温至830~850℃，保温8~20h，然后再随炉缓慢冷却至680~720℃，保温13~28h的两段工艺，然后以30℃/h以下的冷速，随炉缓冷至400℃以下，然后出炉空冷至室温，完成周期球化退火；

制备得到的所述模具钢的化学成分按质量百分比含量计为：C 0.34-0.40%，Si 0.10-0.30%，Mn 0.25-0.50%，Cr 4.80-5.40%，Mo 1.70-2.00%，V 0.40-0.60%，P≤0.015%，S≤0.003%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述不可避免的杂质中： O≤10ppm，N≤80ppm，H≤1.0ppm；Ni≤0.10%，Cu≤0.10%，Ti≤0.003%，Nb≤0.008%；

所述模具钢截面中心部位的微观结构中，带状组织级别为SA1~SA2和SB1~SB2，球化组织的级别为AS1~AS4，液析碳化物的粒径或等效粒径≤5μm；所述带状组织为：原始枝晶偏析经锻造变形后，沿变形方向呈流线形分布的呈条带状或云块状的正偏析区和负偏析区，正偏析区对应原始枝晶间组织，负偏析区对应原始枝晶干组织；所述球化组织为均匀细小的球状珠光体组织，具体为在铁素体基体上均匀分布有球状二次碳化物，每1mm²的铁素体基体面积上，正偏析区分布有（3.20~3.40）×10⁴个球状二次碳化物，负偏析区分布有（2.90~3.10）×10⁴个球状二次碳化物，且球状二次碳化物的平均粒径为0.6~1.1μm，所述球状二次碳化物为M₂₃C₆型碳化物或M₆C型碳化物、或二者的复合型碳化物，所述模具钢的微观结构为经锻后预处理+超细化处理+周期球化退火后的微观结构。

2.根据权利要求1所述的高韧性、高等向性ZW851热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述模具钢的化学成分按质量百分比含量计为：C 0.35-0.39%，Si 0.20-0.30%，Mn 0.35-0.45%，Cr 4.90-5.20%，Mo 1.75-1.85%，V 0.45-0.55%，P≤0.010%，S≤0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的高韧性、高等向性ZW851热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述模具钢在44~46HRC的硬度下，横、纵向V型缺口冲击功≥19J，等向性≥0.9。