高品質(zhì)h13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法，屬模具鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 模具鋼是制造模具的必備材料。由于熱作模具與熱的金屬接觸，因此要求它具有 高溫強(qiáng)度、耐磨性和韌性，抗熱疲勞及耐氧化性能，同時(shí)亦需要高的淬透性和較小的變形。 為了滿足模具的上述要求，對(duì)鋼材性能就有特殊要求：鋼材成份均勻、組織均勻、硬度均勻； 鋼質(zhì)純凈、要求鋼中有害元素及非金屬夾雜物含量低；鋼致密，無(wú)氣孔、疏松、偏析小等：鋼 材各向異性小。近二十年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列產(chǎn)業(yè)政策中，十分重視模具和模具鋼的發(fā) 展。目前我國(guó)模具制造業(yè)年產(chǎn)值每年以百分之1〇%_15%的速度增長(zhǎng)，但我國(guó)模具鋼有些高 端產(chǎn)品仍滿足不了模具制造業(yè)發(fā)展的需要，尤其是高品質(zhì)、大型的長(zhǎng)壽命模具用鋼，每年需 花幾十億人民幣進(jìn)口 10萬(wàn)噸模具鋼。高品質(zhì)模具鋼市場(chǎng)一直為瑞典一勝百、日本大同、日 本日立、奧地利百祿、德國(guó)撒斯特以及美國(guó)芬可樂(lè)等占有。
[0003]H13鋼（相當(dāng)于我國(guó)4Cr5M〇SiVl)具有良好的綜合性能，被廣泛應(yīng)用于鍛造壓力 機(jī)模具和鋁合金壓鑄模。但H13鋼有較大的尺寸效應(yīng)，國(guó)外采用爐外精練(高品質(zhì)H13鋼采 用電渣重熔)、高溫?cái)U(kuò)散退火、等向鍛造等工藝，以減小Cr和Mo的成分偏析、提高鋼質(zhì)純凈 度、致密金屬組織，改善等向性。但對(duì)于大規(guī)格模具鋼，不僅需大型電渣重熔設(shè)備，增加生產(chǎn) 成本、延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，而且大規(guī)格模具鋼的等向鍛造工藝不易實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足開(kāi)發(fā)出一種大規(guī)格高品質(zhì)H13稀土模具鋼 及生產(chǎn)方法。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)解決方案 高品質(zhì)H13稀土模具鋼，鋼中各類(lèi)夾雜物級(jí)別A彡0. 5、B彡1. 0、C彡0. 5、D彡0. 5、DS彡0 ;直徑彡1250mm、厚度彡350mm的餅形試件，心部三維方向取樣淬回火至HRC44-46， 三維方向每個(gè)方向按北美NADCA207-2011無(wú)缺口沖擊功多300J，等向比多86%。
[0006] 高品質(zhì)H13稀土模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，采用電爐冶煉鋼液經(jīng)稀土Ce、 La處理一水冷模鑄一重型擠壓成形一精細(xì)球化退火"方法，不用電渣重熔工藝，降低生 產(chǎn)成本。
[0007] 所述鋼液經(jīng)稀土Ce、La處理，鋼中自由氧< 5ppm、澄中[FeO] < 0. 5%時(shí)，加入 0. 02%的稀土Ce、La鐵合金，進(jìn)行稀土處理。
[0008] 所述水冷模鑄：鋼液過(guò)熱度35_40°C、澆鑄速度14_16kg/s、冷卻水冷量380m3/h， 鋼錠凝固組織為細(xì)柱狀晶和等軸晶。
[0009] 所述重型擠壓成形，在擠壓加熱溫度1270°C、擠壓速度30mm/s、擠壓比彡5。
[0010] 所述精細(xì)球化退火：球化退火過(guò)程中，于1050°C和980°C，兩次出爐浸水處理到 300-350。。。
[0011] 本發(fā)明生產(chǎn)出的大規(guī)格模具鋼最大優(yōu)點(diǎn)是：高純凈度、高力學(xué)性能、高等向性，省 掉傳統(tǒng)的電渣重熔，有效降低生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明高品質(zhì)H13稀土模具鋼退火組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本實(shí)施例中，高品質(zhì)H13稀土模具鋼巾450x5500mm棒材。
[0014] 其工藝過(guò)程和步驟如下： (1) 電爐冶煉及LF爐精煉：按照北美NADCA207-2011高級(jí)H13鋼的成分及重量百分 比為：C0? 37 ~0? 42%，Si0? 80 ~1. 20%，Mn0? 20 ~0? 50%，Cr5. 00 ~5. 50%，Mo 1. 20~1. 75%，V0? 80~1. 20%，P彡0? 025%，S彡0? 005%，F(xiàn)e余量進(jìn)行配料、電爐熔煉， 控制出鋼P(yáng)彡0. 010%，然后進(jìn)行LF爐合金化及脫S，使S彡0. 003% ; (2) VD爐真空除氣及喂稀土線：鋼中自由氧彡5ppm、渣中[FeO]彡0.5%時(shí)，加入0.02% 的稀土Ce、La鐵合金，進(jìn)行稀土處理； (3) 水冷模鑄鋼錠：1100錠型，澆鑄溫度1540°C，澆鑄速度15Kg/s，水冷量380m3/h，細(xì) 化結(jié)晶組織，消除液析和帶狀偏析； (4)擠壓成形：擠壓加熱溫度1270°C，擠壓速度30mm/s，擠壓比6. 0 ; (5) 退火：擠后對(duì)坯料迅速水冷至300~350°C后進(jìn)行球化退火。球化退火過(guò)程中，于 1050 °C和980 °C，兩次出爐浸水處理到300-350 °C，抑制碳化物成網(wǎng)狀析出，球化退火硬度 ^ 223HBW； (6) 檢測(cè)：從退火材料上切取試樣，經(jīng)1010±10°C，保溫30min，油冷至室溫，經(jīng)不低于 593°C兩次回火，晶粒度彡7級(jí)，硬度HRC44-46，三維方向每個(gè)方向按北美NADCA207-2011無(wú) 缺口沖擊功彡300J，等向比彡86%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高品質(zhì)H13稀土模具鋼，其特征在于，鋼中各類(lèi)夾雜物級(jí)別A < 0. 5、B < I. 0、 C彡0. 5、D彡0. 5、DS彡0 ;直徑彡1250mm、厚度彡350mm的餅形試件，心部三維方向取樣淬 回火至HRC44-46，三維方向的每個(gè)方向按北美NADCA207-2011無(wú)缺口沖擊功多300J，等向 比彡86%。
2. 高品質(zhì)H13稀土模具鋼的制備方法，其特征在于，制備方法如下：電爐冶煉鋼液經(jīng)稀 土Ce、La處理一水冷模鑄一重型擠壓成形一精細(xì)球化退火。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的、一種大規(guī)格高品質(zhì)H13稀土模具鋼的制備方法，其特征在 于，鋼液經(jīng)稀土Ce、La處理：鋼中自由氧彡5ppm、渣中[FeO]彡0. 5%時(shí)，加入0. 02%的稀土 Ce、La鐵合金，進(jìn)行稀土處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高品質(zhì)H13稀土模具鋼的制備方法，其特征在于，水冷模鑄： 鋼液過(guò)熱度35-40°C、澆鑄速度14-16kg/s、冷卻水冷量380m3/h，鋼錠凝固組織為細(xì)柱狀晶 和等軸晶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高品質(zhì)H13稀土模具鋼的制備方法，其特征在于，重型擠壓成 形：擠壓加熱溫度1270°C、擠壓速度30mm/s、擠壓比彡5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高品質(zhì)H13稀土模具鋼的制備方法，其特征在于，精細(xì)球化退 火：球化退火過(guò)程中，溫度1050°C和980°C，兩次出爐浸水處理到300-350°C。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法，屬模具鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的高品質(zhì)H13稀土模具鋼，鋼中各類(lèi)夾雜物級(jí)別A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0；直徑≤1250mm、厚度≤350mm的餅形試件，心部三維方向取樣淬回火至HRC44-46，三維方向每個(gè)方向按北美NADCA207-2011無(wú)缺口沖擊功≥300J，等向比≥86%。其工藝為鋼液經(jīng)稀土Ce、La處理--水冷模鑄--重型擠壓成形--退火。本發(fā)明的模具鋼最大優(yōu)點(diǎn)是：高純凈度、高力學(xué)性能、高等向性，省掉傳統(tǒng)的電渣重熔，有效降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】C21D1-32, C21D8-00, C21D6-00, C21C5-52, B22D7-00, C22C38-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104818424
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510132708
【發(fā)明人】雷丙旺, 胡永平, 石寶鳳, 劉海江, 李連貴, 楊秀清, 徐亞?wèn)|, 李金昆, 李挺, 郝維, 崔淑梅
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日