[发明专利]冷作模具用钢及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种模具用钢，具体设计一种冷作模具用钢及其生产方法。

背景技术：

冷作模具钢在工作时．由于被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此，冷作模具的正常报废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。

冷作模具钢要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行，并且由于模具形状及加工艺复杂，而且摩擦面积大，磨损可能性大，所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大．又由于形状复杂易于产生应力集中，所以要求具有较高的韧性；模具尺寸大、形状复杂．所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。同时由于模具的结构复杂，要求钢具有较好的加工切削性能，而较好的加工切削性能与较好的耐磨耐冲击性能是相对矛盾的参数，因此冷作模具用钢的配比、生产工艺相对较为复杂。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种冷作模具用钢及其生产方法，这种钢具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和以及具有良好的耐切削性能，适应于冷作模具的需要。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

冷作模具用钢，按质量百分含量包括1.8%-2.2%的 C、0.9—1.35%的Mn、0.12%—0.30%的S、不大于0.04%的Si、不大于0.02%的P、0．22%～0．30%的Pb、0．05%～0．08%的Bi、0.17～0.45%的W、0.19%--3.00%的Mo、0.05%～0.2%的Al，0.16%--0.80%的Ti,8.2—12.0%的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质。

冷作模具用钢，按质量百分含量包括2.0%-2.2%的 C、0.9—1.25%的Mn、0.15%—0.25%的S、不大于0.04%的Si、不大于0.02%的P、0．20%～0．30%的Pb、0．06%～0．08%的Bi、0.20～0.40%的W、1.00%--2.55%的Mo、0.15%～0.2%的Al、8.8—11.6%的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质。

冷作模具用钢，按质量百分含量包括2.2%的 C、0.85%的Mn、0.25%的S、不大于0.04%的Si、不大于0.02%的P、0．25%的Pb、0．07%的Bi、0.15%的W、1.25%的Mo、0.15%的Al，10.5%的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质。

一种冷作模具用钢的生产方法，该方法包括：按照上述配比将原料依次进行铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，底吹Ar搅拌，所述的底吹Ar搅拌时间不少于12分钟，然后经过RH炉进行成分微调得到上述配比后进行真空循环脱气处理，保证RH纯脱气时间不少于6分钟，再采用全程吹Ar保护浇铸，浇铸成钢锭，按照模具的要求进行切削、磨削、抛光、然后在进行热处理，热处理初始温度为950℃～980℃，时间1-2小时，热处理结束温度为1100℃～1150℃，回火温度为860℃～880℃，回火时间2小时，淬火温度550℃～650℃。

有益效果：

1.经过本发明人多次的实验研究表明：本发明中采用1.8%-2.2%的 C，使得本发明的冷作模具用钢具有具有较好的淬透性和良好的耐磨性；

本发明含有0.9—1.35%的Mn，使得切削容易碎断，并有利于提高加工表面的质量；0.10%—0.30%的S改善钢的切削加工性能，人为将含硫量提高，以形成硫化物，起中断基体连续性的作用；

Si、强化铁素体，提高钢的强度和硬度，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性，提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性；

本发明采用0．22%～0．30%的Pb，铅在钢中呈细小金属颗粒形态，均匀分布或附着于硫化物的周围。由于铅的熔点较低，切削时融熔渗出起润滑作用，降低摩擦，提高切削性，但并不影响常温力学性能；

　由于模具在热处理时，尤其是在淬火过程中，要产生体积变化、形状翘曲、畸变等，为保证模具质量，要求模具钢的热处理变形小，特别是对于形状复杂的精密模具，淬火后难以修整，对于热处理变形程度的要求更为苛刻，本发明采用0.17～0.45%的W，提高钢的强度，提高钢的高温强度，提高钢的抗氢性能，使钢具有热硬性；

本发明采用0.19%--3.00%的Mo，钼对铁素体有固溶强化作用，提高钢热强性，抗氢侵蚀的作用，提高钢的淬透性。