[发明专利]一种新型热精锻模具钢

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别是涉及一种新型热精锻模具钢。

背景技术

热作模具钢工况条件复杂，模具型腔表面受急冷急热作用，易出现热疲劳失效。特别是热精锻模具，在工作时，模具型腔表面与炽热金属接触，加上成形时摩擦生热，模具表面温度可高达600～700℃，易发生软化压塌、热磨损等；而当炽热的金属件取出，模具迅速冷却，模具型腔表面受拉应力作用，易出现开裂等。目前被广泛应用的热精锻模具钢主要有3Cr2W8V和H13钢。钨系的3Cr2W8V具有高的抗回火软化能力和高的热强性，但其塑性韧性、导热性及热疲劳性能较差；铬系的H13钢在韧性塑性方面优于3Cr2W8V，但实际用于热精锻模具时，又常因热强性和热稳定性不足，出现热磨损或压塌失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用寿命高于3Cr2W8V和H13钢的新型热精锻模具用钢。

本发明的技术方案是：

本发明的一种新型热精锻模具钢，包含的成分及其质量百分比为：

C：0.35～0.45，     Si：0.1～0.3，    Mn：0.4～0.6，

Cr：2.5～3.5，      Mo：1.9～2.2，    W：2.0～3.0，

V：0.8～1.0，       S≤0.020，        P≤0.020，

余量为Fe。

本发明的热作模具钢其成分设计的理论依据是：

C：综合力学性能良好的，一般为中碳钢。以H13含碳量为基，为获得够用韧性支持下尽可能高的热强性宜选偏高的含碳量。本发明钢含碳量0.35～0.45％为H13中上限。

Cr：淬火后，铬固溶于马氏体，可提高钢的抗回火软化能力。通过形成碳化物，铬可提高钢的淬透性。但过量加入铬，对阻碍碳化钒析出有阻碍作用，会降低钢的热强性，并引起碳化物偏析，降低钢的冲击韧性。

Mo和W：钼的加入，可提高钢的淬透性和热强性，并防止第二类回火脆性。但钼加入过多，将引起碳化物偏析，降低钢的韧性。钨的加入，可提高钢的热稳定性。一般钨含量控制在2.0～3.0％，钨含量过高，热强性不会有明显提高，而钢的韧性会有所下降。

V：钒可降低钢的过热敏感倾向。钒的碳化物硬度最高，颗粒细小分布弥散，可促进钢的二次硬化效果和抗回火软化能力，提高钢的热稳定性。钒含量过高，在二次硬化温度范围内回火，钢的塑性、韧性将明显降低，钒的加入量一般不能超过1％。

Si：硅的加入，可提高钢的淬透性和基体强度。硅是非碳化物形成元素，但能提高回火时析出特殊碳化物的弥散度，适量的硅还可以改善钢的韧性。

Mn：锰除能提高钢的淬透性外，还可消除有害元素硫的影响。

S和P：是由原材料带入的有害元素，会使钢的脆性增大。控制硫和磷的含量分别在0.020％以下，并且含量越低越好。

本发明钢有优良的综合性能，适用于高温、高负荷、急热急冷条件下的热精锻模具，与3Cr2W8V和H13钢相比，使用寿命提高显著。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，根据本发明钢的成分及其质量百分比，分别冶炼3炉本发明钢和2炉对比钢(3Cr2W8V和H13各1炉)，并用于同一种气门热精锻模具。本实施例所述钢的成分及其质量百分比如表1所示。

表1本实施例钢的成分及其质量百分比(％)