[发明专利]一种高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金钢产品的制造方法，涉及一种高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的制造方法，特别涉及Cr12MoV等含12%Cr型工具钢大型饼类锻件（直径600～1000mm、高度150～500mm）的制造方法。采用本发明生产的产品主要适用作冲头、模具等冷作工具。

背景技术

Cr12MoV、Cr12Mo1V1（D2、SKD11、DIN1.2379）等属于高碳高合金莱氏体型冷作模具钢，含碳量高达1.40～1.75%，钢中Cr7C3型鱼骨状莱氏体共晶碳化物体积百分比可达20%左右，由于热变形抗力大、塑性极低，英文别名称为“高铬生铁”。

高碳高铬冷作模具钢的生产工艺常采用炉外精炼常规铸造钢锭，这类钢疏松、缩孔较为严重，莱氏体共晶碳化物的偏析随着锭型增大而加剧，需要选择合适的锭型，采用锻造方式和保证足够大的热加工变形量才能够满足内在质量要求。这类共晶钢熔点低达1250℃左右，易于导致固体保护渣不能及时熔化起到保护作用，造成钢锭表面裹渣，产生严重的表面夹渣裂纹。由于碳与合金含量高，这类钢导热性差，再结晶缓慢，热变形抗力大，热加工塑性极低，锻造温度范围窄。

现有技术中，采用常规铸锭锻造成实心圆棒坯料，以镦粗锻造的形式进行饼类锻件的生产。

由于高碳高铬冷作模具钢塑性极低，容易导致严重的裂纹，直径大于600mm的大型饼类锻件的制造非常困难。

首先，大型饼类锻件需要使用5t以上的大型冷作模具钢铸锭，热变形抗力大，塑性极低，锻坯裂纹严重。

其次，镦粗时，饼坯与上下镦粗平台接触，以金属热传导的方式传热导致饼坯上下表面迅速降温，由于高碳高铬冷作模具钢锻造温度范围窄、塑性极低，易于产生很深的张开型裂纹。并且，镦粗时坯料侧面产生鼓形，这一不均匀变形对于低塑性钢易引起表面鼓形处纵裂。

以上问题导致采用现有技术方式制造的高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的废品率高，成材率低，仅20～30%。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种产品质量好、成材率高的高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的制造方法。

本发明采用电炉、钢包精炼和真空去气工艺冶炼，浇注6～9t八角钢锭，4500MN压机锻造并经过退火、车光以及局部研磨去除表面缺陷后，经过超声波探伤合格，然后冷锯切端面下料成饼坯，重新加热至1150℃~1190℃后4500MN压机锻造，最后退火、车光，制得高碳高铬冷作模具钢直径600～1000mm、高度150～500mm的大型饼类锻件，具体内容如下。

本发明的内容是：一种高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的制造方法，其特征是包括下列步骤：

a、冶炼：采用电炉初次冶炼、钢包精炼和真空去气工艺冶炼，获得的钢的组成和质量百分比例为C 1.40～1.70%、Mn≤0.60%、Si ≤0.60%、P≤0.030%、S≤0.010%、Cr 11.00～13.00%、Mo ≤1. 10%、V ≤1.20%、余量为铁；出钢后浇注成6～9t钢锭；

b、锻造饼坯：将6～9 t钢锭在≥300℃温度下红送至锻造设备锻造成规格为直径300～700mm的圆棒，经退火、磨光或车光、以及局部研磨去除表面缺陷后，可以再经经过超声波探伤合格，然后冷锯切端面下料成饼坯；

c、锻造饼类锻件：将饼坯加热至1150℃~1190℃后、用锻造设备镦粗锻造，再经退火、车光，即制得高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件；

所述镦粗锻造时，预热镦粗工具即镦粗下平台和上镦粗盘到温度为150～350℃，将面积为所述饼坯断面积的80～150%、厚度为3～15mm的圆形或方形玻璃纤维织物放在镦粗下平台上、并撒玻璃粉0.2～2kg作为润滑剂，将加热后的所述饼坯（大致对中）放在玻璃纤维织物上，再在饼坯上表面撒玻璃粉0.2～2kg作为润滑剂、并将面积为所述饼坯断面积的80～150%、厚度为3～15mm的圆形或方形玻璃纤维织物覆盖在饼坯上表面上，然后进行镦粗锻造，至锻造饼坯到需要的规格尺寸，制得饼件；

锻造后，再对饼件进行球化退火，即将锻造后的饼件经在880±10℃的温度下保温16小时、然后在730±10℃的温度下保温10小时的球化退火。

本发明的内容中：步骤a所述冶炼中，出钢温度较好的是控制在1510～1530℃。

本发明的内容中：步骤a和步骤b中所述6～9t（吨）钢锭较好的是6～9 t八角锭（即断面为八角形的钢锭）。

本发明的内容中：步骤b和步骤c中所述锻造设备是4500MN压机。