專利名稱：高韌性高耐磨冷作模具鋼及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高韌性高耐磨冷作模具鋼及其加工工藝，屬于合金鋼制造工藝技術領域。
背景技術：
冷作模具鋼主要用于使金屬在冷狀態下變形的冷作模具。如冷沖裁模、冷沖壓模、冷拉深模、壓印模、冷擠壓模、螺紋壓制模、粉末壓制模、冷鐓模、冷擠壓模、壓彎模及拉絲模等。目前我國常用的冷作模具鋼仍是高碳高鉻模具鋼Crl2MoV，D2等。Crl2MoV，D2雖然有較高的硬度和耐磨性，但其碳化物偏析嚴重，易導致方向性變形和強韌性降低，如果碳化物偏析過于嚴重易造成模具熱處理后斷裂。為了提高這類鋼的強韌性，除了在工藝上進行改進外，還需開發一些新的冷作模具鋼冷作模具鋼。

發明內容
本發明的目的是提供一種高韌性高耐磨冷作模具鋼及其加工工藝，以改善碳化物偏析，提高鋼的強韌性和耐磨性。本發明的技術方案如下
高韌性高耐磨冷作模具鋼中各化學組分的重量百分比為c O. 9-1. 1%、SiO. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V O. 15-0. 3%、Ti O. 05-0. 10%、CeO. 03-0. 05%、La O. 015-0. 030%、P ( O. 025%、S 彡 O. 015%，余量為鐵和雜質。高韌性高耐磨冷作模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(O熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O. 4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1520-1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預熱至280-320°C，注入鋼水，澆注溫度為1480-1540°C保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至850-880°C，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至520-560°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1250°C進行鍛造，終鍛溫度950-970°C，鍛造比
3-4:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以60-80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至870-920°C，保溫
4-5小時，以20-300C/小爐冷至710-740°C，保溫2-4小時，再以30_40°C /小時冷卻至450-480°C，出爐空冷；
(7)淬火回火采用高淬高回的熱處理方式，即1060-1080°C淬火，520-540°C兩次回火，每次回火2h ；(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應力層，改變淬火回火處理后的表面拉應力狀態，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。所述步驟(I)中脫氧劑為純鋁。本發明的有益效果
本發明采用稀土元素Ce、La進行變質處理，可以改善冷作模具鋼凝固過程中碳化物的偏析，有利于冷作模具鋼性能的提高。本發明采用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理以及采用高淬高回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發明的高韌性高耐磨冷作模具鋼與現有的冷作模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強韌性以及抗回火穩定性。由于本發明冷作模具鋼綜合性能俱佳，可適用制作的模具范圍廣，可代替Crl2MoV，D2類鋼模具提高其韌性和耐磨性，使其壽命大大提高，降低生產使用成本，減少或避免在大沖擊載荷、工作速度高、高精度長壽命等特殊環境下使用模具尋在的不耐磨、韌性差崩刃、斷裂等問題。
具體實施例方式高韌性高耐磨冷作模具鋼中各化學組分的重量百分比為c O. 9-1. 1%、SiO. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V O. 15-0. 3%、Ti O. 05-0. 10%、CeO. 03-0. 05%、La O. 015-0. 030%、P ( O. 025%、S 彡 O. 015%，余量為鐵和雜質。高韌性高耐磨冷作模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1540°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 3%的脫氧劑純鋁，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預熱至320°C，注入鋼水，澆注溫度為1520°C保溫40min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至860°C，保溫5小時，然后以25°C/小爐冷至545°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1200°C進行鍛造，終鍛溫度960°C，鍛造比4:1，得到鋼鍛
件；
(6)退火處理先以70°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至890°C，保溫5小時，以300C /小爐冷至720°C，保溫3小時，再以30°C /小時冷卻至460°C，出爐空冷；
(7)淬火回火采用高淬高回的熱處理方式，即1080°C淬火，530°C兩次回火，每次
回火2h ；
(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應力層，改變淬火回火處理后的表面拉應力狀態，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。經檢驗，產物化學成分為CO. 98%、Si1. 02%、Mn O. 42%、Cr 8. 84%、Mo1. 83%、VO. 25%、Ti O. 084%、Ce O. 045%、La O. 022%、P O. 018%、S O. 011%，余量為鐵和雜質。力學性
能為抗拉強度1820MPa，屈服強度1380MPa，伸長率14%，斷面收縮率52%，沖擊韌性值14J/
2
cm ο
權利要求
1.一種高韌性高耐磨冷作模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各化學組分的重量百分比為C O. 9-1. l%、Si O. 8-1. 2%、Mn O. 2-0. 5%、Cr 7. 5-9. 0%、Mo1. 7-2. 2%、V 0. 15-0. 3%、Ti0.05-0. 10%,Ce 0. 03-0. 05%,La 0. 015-0. 030%,P ( 0. 025%,S ( 0. 015%，余量為鐵和雜質。
2.一種如權利要求1所述的高韌性高耐磨冷作模具鋼的加工工藝，其特征在于包括如下步驟 (1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于0.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1520-1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度； (2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預熱至280-32(TC，注入鋼水，澆注溫度為1480-1540°C保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐； (3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質量高鋼錠； (4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至850-880°C，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至520-560°C，出爐空冷，清理表面缺陷； (5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1250°C進行鍛造，終鍛溫度950-970°C，鍛造比3-4:1，得到鋼鍛件；(6)退火處理先以60-80°C /小時的升溫速度將鍛件加熱至870-920°C，保溫4-5小時，以20-300C /小爐冷至710-740°C，保溫2-4小時，再以30_40°C /小時冷卻至450-480°C，出爐空冷； (7)淬火回火采用高淬高回的熱處理方式，即1060-1080°C淬火，520-540°C兩次回火，每次回火2h ；(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應力層，改變淬火回火處理后的表面拉應力狀態，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。
3.根據權利要求2所述的高韌性高耐磨冷作模具鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟(I)中脫氧劑為純鋁。
全文摘要
本發明公開了一種高韌性高耐磨冷作模具鋼及其加工工藝，該模具鋼中各化學組分的重量百分比為C0.9-1.1%、Si0.8-1.2%、Mn0.2-0.5%、Cr7.5-9.0%、Mo1.7-2.2%、V0.15-0.3%、Ti0.05-0.10%、Ce0.03-0.05%、La0.015-0.030%、P≤0.025%、S≤0.015%，余量為鐵和雜質。本發明采用稀土元素Ce、La進行變質處理，可以改善冷作模具鋼凝固過程中碳化物的偏析，有利于冷作模具鋼性能的提高。本發明采用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理以及采用高淬高回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發明的高韌性高耐磨冷作模具鋼與現有的冷作模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強韌性以及抗回火穩定性。
文檔編號C22C38/14GK103014495SQ20121050358
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者王元軍 申請人:滁州市成業機械制造有限公司