專利名稱：合金壓鑄用模具鋼及其加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種合金壓鑄用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：
壓鑄是一種在高溫高壓作用下使液態或半液態金屬以較高的速度充填鑄型，并在壓力下凝固成鑄件的鑄造方法。高壓和高速度是這種鑄造方法的特點。壓鑄有很多優點。可以說壓鑄是最先進的金屬成型方法之一，是實現少切削甚至無切削的有效途徑，應用很廣，發展很快。目前壓鑄合金己經不再局限于有色金屬的鋅、鋁、鎂、銅，而且也逐漸擴大到用來壓鑄鑄鐵和鑄鋼件。
壓鑄模的服役條件非常苛刻，對所用的模具材料十分嚴格，合金的澆注溫度為940-800C,以10-20m/s的速度壓入模腔，壓射比壓大約為40_100Mpa，持壓時間大約為2-10s，鑄件在鑄型中的停留時間大約為8-20s，因此合金壓鑄模的使用壽命非常低，在壓鑄過程中，模腔表面受到高溫高壓銅合金金屬液的反復沖刷，產生較大壓力。目前，我國合金壓鑄模的失效95%以上是由于熱疲勞裂紋所致。因此，需要開發一種高強度和高韌性的合金壓鑄用模具鋼，以滿足現實合金生產的需要。

發明內容
本發明的目的是提供一種合金壓鑄用模具鋼及其加工工藝，提高模具鋼的韌性和強度。本發明的技術方案如下
合金壓鑄用模具鋼模具鋼中各化學組分的重量百分比為C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo 2. 20-2. 60%、V
O.50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 020%,余
量為鐵和雜質。合金壓鑄用模具鋼的加工工藝，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、生鐵，將廢鋼、生鐵加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1400-1550°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、鎢、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260-310°C，注入鋼水，澆注溫度為1470-1510°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860-880V，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至500-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷；(5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1200°C進行鍛造，終鍛溫度940-960°C，鍛造比2-3:1，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4_5小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫2_4小時，再以30-40 V /小時冷卻至450-500°C，出爐空冷；
(7 )淬火工藝3個小時內升溫至540-560 V，保溫30-40分鐘，再I小時內升到820-850°C，保溫30-40分鐘，然后I小時內升到1100-1200°C，保溫50-60分鐘，之后降到950-1050°C，保溫20-30分鐘，然后10分鐘內將溫度升到1100-1200°C，保溫50-60分鐘，最后出爐油冷；
(8)回火工藝150分鐘內將升溫至550-580°C，保溫3-5小時，之后降到460_500°C，10分鐘升到550-580°C，保溫3-5個小時，然后將溫度降到180_200°C，保溫5_10分鐘，爐外空
冷。 所述步驟(I)中脫氧劑為硅鈣合金。本發明的有益效果
本發明采用稀土元素Ce、Y進行變質處理，模具鋼的奧氏體晶粒明顯細化，碳化物斷網團絮化，改善了鋼的強度、韌性等其它力學性能。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。本發明的合金壓鑄用模具鋼與現有的壓鑄模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強度、韌性以及抗回火穩定性。由于本發明壓鑄模具鋼綜合性能俱佳，可適用制作的模具范圍廣，使用壽命大大提高，生產使用成本降低，減少或避免模具崩脆開裂。
具體實施例方式 合金壓鑄用模具鋼模具鋼中各化學組分的重量百分比為C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo 2. 20-2. 60%、V
O.50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S 彡 O. 020%,余量為鐵和雜質。合金壓鑄用模具鋼的加工工藝，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、生鐵，將廢鋼、生鐵加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1500°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐20min前，投入錳、硅、鎢、釩等合金，然后投入O. 25%的脫氧劑硅鈣合金，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預熱至290°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880°C，保溫4小時，然后以30°C/小爐冷至520°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1180°C進行鍛造，終鍛溫度945°C，鍛造比3:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至890°C，保溫5小時，以30°C /小爐冷至730°C，保溫3小時，再以40°C /小時冷卻至480°C，出爐空冷；(7 )淬火工藝3個小時內升溫至550 V，保溫30分鐘，再I小時內升到850 V，保溫30分鐘，然后I小時內升到1100°C，保溫50分鐘，之后降到1050°C，保溫30分鐘，然后10分鐘內將溫度升到1100°C，保溫50分鐘，最后出爐油冷；
(8)回火工藝150分鐘內將升溫至550°C，保溫4小時，之后降到500°C，10分鐘升到550°C，保溫4個小時，然后將溫度降到200°C，保溫8分鐘，爐外空冷。其中，所述步驟(I)中脫氧劑為硅鈣合金。經檢驗，產物化學成分為CO. 42%、Si O. 36%、Mn O. 51%、Cr O. 74. 80%、W1. 33%、Mo 2. 48%、V O. 64%、Nb O. 076%、Y O. 043%、Ce O. 036%、P O. 011%、S O. 007%,余量為鐵和雜
質。力學性能為抗拉強度1480MPa，屈服強度1250MPa，伸長率15%，斷面收縮率47%，沖擊韌性值13J/cm2。
權利要求
1.一種合金壓鑄用模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各化學組分的重量百分比為C O. 30-0. 50%、Si O. 20-0. 40%、Mn O. 3-0. 60%、Cr O. 50-0. 80%、W1. 20-1. 50%、Mo2.20-2. 60%、V O. 50-0. 70%、Nb O. 06-0. 08%、Y O. 03-0. 05%、Ce O. 03-0. 04%、P 彡 O. 020%、S彡O. 020%，余量為鐵和雜質。
2.一種如權利要求1所述的合金壓鑄用模具鋼的加工工藝，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O.4%的廢鋼、生鐵，將廢鋼、生鐵加入真空感應熔爐內進行熔煉，熔煉溫度為1400-1550°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、鎢、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260-310°C，注入鋼水，澆注溫度為1470-1510°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860-880V，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至500-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷； (5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1200°C進行鍛造，終鍛溫度940-960°C，鍛造比2-3:1，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860-91 (TC，保溫4-5小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫2_4小時，再以30-40 V /小時冷卻至450-500°C，出爐空冷； (7 )淬火工藝3個小時內升溫至540-560 V，保溫30-40分鐘，再I小時內升到820-850°C，保溫30-40分鐘，然后I小時內升到1100-1200°C，保溫50-60分鐘，之后降到950-1050°C，保溫20-30分鐘，然后10分鐘內將溫度升到1100-1200°C，保溫50-60分鐘，最后出爐油冷； (8)回火工藝150分鐘內將升溫至550-580°C，保溫3-5小時，之后降到460_500°C，10分鐘升到550-580°C，保溫3-5個小時，然后將溫度降到180_200°C，保溫5_10分鐘，爐外空冷。
3.根據權利要求2所述的高韌性高耐磨壓鑄模具鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟(I)中脫氧劑為硅鈣合金。
全文摘要
本發明公開了一種合金壓鑄用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C 0.30-0.50%、Si 0.20-0.40%、Mn 0.3-0.60%、Cr 0.50-0.80%、W 1.20-1.50%、Mo 2.20-2.60%、V 0.50-0.70%、Nb 0.06-0.08%、Y 0.03-0.05%、Ce 0.03-0.04%、P≤0.020%、S≤0.020%，余量為鐵和雜質。本發明采用稀土元素Ce、Y進行變質處理，模具鋼的奧氏體晶粒明顯細化，碳化物斷網團絮化，改善了鋼的強度、韌性等其它力學性能。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。本發明的合金壓鑄用模具鋼與現有的壓鑄模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強度、韌性以及抗回火穩定性。
文檔編號C22C33/06GK103014488SQ201210503599
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