專利名稱：高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高強度冷擠壓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：
冷擠壓模具鋼是指適宜制作在常溫狀態對金屬進行冷擠壓加工用模具的工具鋼，是冷作模具鋼中的一種，冷擠壓模具工作環境極其惡劣，在擠壓過程中凹模經常承受外套的預壓應力和擠壓過程中的拉伸應力，凸模則承受巨大的壓應力。工件在變形過程中所產生的熱量也部分地被模具吸收，所以冷擠壓模具鋼需要具有較高的高溫強度和熱穩定性
發明內容

本發明的目的是提供一種高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝，提高鋼的強度、耐磨性以及熱穩定性。本發明的技術方案如下
高強度冷擠壓模具鋼中各化學組分的重量百分比為c O. 2-0.6%、Si ( 0.50%、Mn ( O. 50%, Cr 11. 50-15. 0%, Mo O. 6-0. 80%, V O. 6-1. 10%、Nb O. 04-0. 08%, CeO. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質。高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，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1480-1550°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、鈮等合金，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1480-1520 V，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520-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5 )鍛造將鋼錠加熱至1150-1250 V進行鍛造，終鍛溫度940-960 V，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860-910°C，保溫1_2小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫1_2小時，再以30-40 V /小時升溫至850-880°C，保溫1-2小時，最后以50_60°C /小時爐冷至480_510°C，出爐空冷至室溫；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1040-1060°C淬火，220-250°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)中脫氧劑為硅錳合金。本發明的有益效果
本發明配入少量的Nb，其和V在鋼中最終形成Nb (C，N)、V (C，N)，能夠使晶粒細化，并有時效特性，稀土元素Ce、Y能凈化鋼液，改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能等。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低淬低回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發明的高強度冷擠壓模具鋼與現有的冷擠壓模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強度以及抗回火穩定性。由于本發明冷擠壓模具鋼綜合性能俱佳，可適用制作的模具范圍廣，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
高強度冷擠壓模具鋼中各化學組分的重量百分比為C0. 2-0. 6%、Si ( O. 50%、Mn ( O. 50%, Cr 11. 50-15. 0%, Mo O. 6-0. 80%, V O. 6-1. 10%、Nb O. 04-0. 08%, CeO. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質。高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，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1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐18min前，投入錳、硅、釩、鈮等合金，然后投入O. 3%的脫氧劑硅錳合金，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預熱至310°C，注入鋼水，澆注溫度為1500°C，保溫45min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30°C/小爐冷至530°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1250°C進行鍛造，終鍛溫度950°C，鍛造比3:1，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880°C，保溫1. 5小時，以300C /小爐冷至730°C，保溫2小時，再以40°C /小時升溫至860°C，保溫1. 5小時，最后以600C /小時爐冷至500°C，出爐空冷至室溫；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1060°C淬火，250°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. 36%、Si O. 41%、Mn O. 32%、Cr 13. 85%、Mo O. 73%、V
O.98%、Nb O. 065%、Ce O. 033%、Y O. 024%、P O. 012%、S O. 008%，余量為鐵和雜質。力學性
能為抗拉強度1320MPa，屈服強度1080MPa，伸長率14%，斷面收縮率48%，沖擊韌性值13J/
2
cm ο
權利要求
1.一種高強度冷擠壓模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各化學組分的重量百分比為C O. 2-0. 6%、Si ( O. 50%、Mn ( O. 50%、Cr 11. 50-15. 0%、Mo O. 6-0. 80%、V O. 6-1. 10%、NbO.04-0. 08%、Ce O. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質。
2.一種如權利要求1所述的高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，其特征在于包括如下步驟 (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1480-1550°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、鈮等合金，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1480-1520 V，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520-550°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940-960°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860-910°C，保溫1_2小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫1-2小時，再以30-40 V /小時升溫至850-880°C，保溫1-2小時，最后以50_60°C /小時爐冷至480_510°C，出爐空冷至室溫； (7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1040-1060°C淬火，220-250°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所述的高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟(I)中脫氧劑為娃猛合金。
全文摘要
本發明公開了一種高強度冷擠壓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C1.2-1.6%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、Cr11.50-15.0%、Mo0.6-0.80%、V0.6-1.10%、Nb0.04-0.08%、Ce0.02-0.05%、Y0.02-0.03%、P≤0.030%、S≤0.02%，余量為鐵和雜質。本發明配入少量的Nb，其和V在鋼中最終形成Nb(C，N)、V(C，N)，能夠使晶粒細化，并有時效特性，稀土元素Ce、Y能凈化鋼液，改變鋼中夾雜物的組成、形態、分布和性質，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能等。本發明的高強度冷擠壓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C22C38/26GK103014510SQ20121050359
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