[发明专利]一种冷作模具钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷作模具钢的制备方法，具体来说是一种具有良好的微观组织和良好力学性能的Cr12模具钢的制备方法，属于冷作模具钢制备技术领域。

背景技术

Cr12钢在铸造过程，在晶界上易出现粗大网状共晶碳化物以及鱼骨状碳化物，且晶粒比较粗大，使钢的强度和韧性明显降低,严重缩短了模具使用寿命。获得晶粒比较细小的组织并预防粗大网络状碳化物在晶界出现是获得良好坯料组织的先决条件。在目前各种钢材的铸造生产中，多种变质剂被广泛应用以细化晶粒改善组织结构。目前钾钠变质剂作为一种高活性新型变质剂开始得到应用。由于钾、钠的活性很高，使得在凝固过程中，更易于形成新的形核衬底，起到净化钢液，细化晶粒，强化基体，改变夹杂物形态的作用。目前，还未发现有钾钠变质剂运用于Cr12钢的铸造中的相关技术的研究和发明。

由于Cr12钢是一种具有广泛用途的冷作模具钢，改善其原材料组织，提高其性能将有较大的经济意义。钾钠变质剂是一种变质剂，在铸造中已经被广泛使用，其成分中含有：NaCl、Na₂CO₃、Na₃AlF₆、Na₂B₄O₇、KF、KBF₄、KCl。Na含量为20%～23%，K含量为12%～15%。本发明立足采用高活性的钾钠变质剂对凝固过程的Cr12钢进行孕育处理，提高其形核率，细化晶粒，减少晶界上的共晶碳化物，促进共晶碳化物弥散分布，降低后续热加工工艺成本，这将有效改善Cr12钢的综合力学性能，延长其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好力学性能和组织的Cr12冷作模具钢的制备方法。通过在Cr钢的铸造的过程中添加钾钠变质剂的方法，使形核率大幅度上升，晶粒细化，并减少了分布在晶界上的共晶碳化物，使共晶碳化物弥散分布。显著改善Cr12钢的微观组织，从而增强了Cr12钢的综合力学性能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种具有良好的微观组织和良好力学性能的Cr12冷作模具钢的制备方法，包括具体如下步骤：

a）在中频感应炉中按C：2.00%～2.30%，Si：≤0.40%，Mn：≤0.40%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Cr：11.50～13.00%，Ni：≤0.25%，Cu：允许≤0.30%，钴Co：≤1.00%的成分熔炼钢液。

b）再熔炼过程即将浇铸时，再熔炼过程即将浇铸时，将质量为钢液0.04%～0.06%的钾钠变质剂放入浇包，后将钢液倒入浇包并摇匀；上述钾钠变质剂最优用量为为钢液质量的0.05%；

c）将经过变质处理的金属液浇注到铸型中；

d）铸件凝固后，进行后处理。

如果加入钾钠变质剂量太少，形核数量增加较少，晶粒细化效果不明显；如果加入得太多，反而会使得Cr12钢晶界上产生更多的晶界共晶碳化物，且更易连成网状，在内应力作用下，裂纹易扩展，铸造后或在使用中易出现裂纹，影响综合力学性能。

铸件的后处理包括退火，淬火和回火。先进行退火：将铸件加热到860℃，保温2小时，随炉冷却到500℃；再进行淬火：将铸件加热到960℃，保温1.5小时，取出油淬；最后进行回火：回火温度为200℃，保温2小时。

经过变质处理，改善Cr12钢的凝固过程，使得晶粒变细，晶界上碳化物的含量明显减少，并呈弥散分布，从而改善Cr12钢的综合力学性能的目的。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进一步说明，其目的在于更好地理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

a）在中频感应炉中，按C：2.00%～2.30%，Si：≤0.40%，Mn：≤0.40%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Cr：11.50～13.00%，Ni：≤0.25%，Cu：允许≤0.30%，钴Co：≤1.00%的成分熔炼钢液；

b）再熔炼过程即将浇铸时，加入含量为0.04%的钾钠变质剂，并摇匀；

c）将经过变质处理的金属液浇注到铸型中；

d）铸件凝固后，进行后处理，先进行退火：将铸件加热到860℃，保温2小时，随炉冷却到500℃；再进行淬火：将铸件加热到960℃，保温1.5小时，取出油淬；最后进行回火：回火温度为200℃，保温2小时。

取试样进行力学性能测试，其测试结果见表1所示。

实施例2

a）同实施例1；