[发明专利]高性能喷射钢的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对喷射成型的喷射钢进行处理的方法，尤其涉及一种高性能喷射钢的制造方法。

背景技术

目前广泛使用的工模具钢，其制造工艺主要为三种，其一是绝大多数采用电炉、钢包精炼、电渣重熔、锻造、完全退火的传统工艺；二是少数高合金高速钢，高性能冷作模具钢以及塑料模具钢采用粉末冶金工艺制成；三是还处于初始开发阶段的喷射成型冶炼工模具钢。

对于以上制备工艺，为了提高工模具钢的性能，通常对制备的工模具钢进行后续处理，如采用均质化处理工艺，其在高性能热作模具钢的冶炼中可以分解大颗粒碳化物，消除基体中化学成分不均匀、枝晶偏析及区域偏析等问题。例如论文《H13钢均质化和球化退火工艺的研究》（内蒙古科技大学学报2011年第30卷第4期公开）中的报道，采用均质化处理工艺可以解决热作模具钢H13钢存在的带状偏析和液析碳化物的问题。

然而喷射成型技术是一种快速凝固技术，雾化钢水液滴在飞行过程中与氮气进行大比表面积的热交换，钢液滴温度急剧下降，到达沉积表面时已有60%（体积分数）以上转变成为固相，冷却速度可高达10³-10⁴ K/s，钢水在这样高的冷却速度下，碳化物来不及析出，成为较大尺寸的碳化物的可能性很小，金属材料成分均匀，且钢材内部组织宏观上均匀一致，含氧量低。与传统的铸锻工艺和粉末冶金工艺相比较，它流程短、工序简化、沉积效率高，不仅是一种先进的制取坯料技术，还正在发展成为直接制造金属零件的制程，已成为世界新材料开发与应用的一个热点。为了获取更优的性能，现有的喷射钢后续处理步骤，多采用顺序设置的等温退火、强力锻造、以及完全退火等工艺步骤。但是由于喷射成型过程结晶速度过快，难免产生含有氮气的空隙，严重地影响模具钢的质量，使得钢材的延展性、抗崩角和抗开裂性能降低。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能够消除喷射钢内部空隙中的氮气以提高喷射钢性能的高性能喷射钢的制造方法。

为实现上述目的，本发明所述的高性能喷射刚的制造方法，是在喷射成型的喷射钢的后续处理步骤中，设有消除喷射钢内部空隙中的氮气的均质化处理步骤。

通过在喷射钢的后续处理步骤中增设均质化处理步骤，使喷射钢中的空隙所含的氮气，与钢基体中的Al、Ti等金属元素结合形成氮化物，被钢基体吸收，在消除氮气的同时，使形成的氮化物与钢基体融合，提高了喷射钢的整体性能。

作为对上述方式的限定，所述的后续处理步骤包括顺次设置的对喷射钢进行处理的等温退火步骤、强力锻造步骤和完全退火步骤，所述的均质化处理步骤位于强力锻造步骤之前。

将均质化处理与现有的后续处理步骤进行结合，即将均质化处理设置在等温退火步骤与强力锻造步骤之间，使均质化处理后的喷射钢，在随之进行的强力锻造处理的强压力作用下，氮气被吸收后留下的空隙、钢体中的疏松和裂纹均可以得到有效的焊合，从而生产出组织均匀的高质量钢材，更进一步提高了喷射钢的性能。

作为对上述方式的限定，所述的均质化处理包括以下步骤：

步骤a，冷锭预热得到热锭；

步骤b，将步骤a得到的热锭加热至均质化处理温度；

步骤c，于均质化处理温度下保温；

步骤d，炉内缓冷，使喷射钢的温度降至强力锻造温度。

作为对上述方式的限定，所述均质化处理步骤a中的预热温度为650℃~850℃，预热速度小于70℃/小时。

作为对上述方式的限定，本发明所述均质化处理步骤b中的加热速度小于120℃/小时。

过快的加热速度会造成钢锭内部的裂纹，为防止裂纹的产生或恶化在均质化处理过程中限定加热速度。

作为对上述方式的限定，本发明所述均质化处理温度为1220℃~1350℃，步骤c中的保温时间为8~30小时。

作为对本发明的改进，本发明还包括对均质化处理后的喷射钢进行晶粒细化的处理步骤。

晶粒细化工艺是均质化处理工艺后的辅助工艺，有效解决钢基体在长时间高温处理后出现的晶粒粗大问题，使得钢基体合金元素在微观上实现均匀，生产出高端市场需求的高延展性，高韧性，各项性能均匀的工模具钢。

作为对上述方式的限定，所述的晶粒细化处理步骤中的晶粒细化处理温度大于所述的喷射钢的奥氏体化温度25℃~40℃。