[发明专利]一种高寿命热作模具钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种模具钢，具体为一种高寿命热作模具钢。

背景技术

模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种。模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器、汽车等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本、而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料的成分设计和热处理的影响。

模具钢大致可分为：冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三类，用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。

热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，韧性，导热性，耐磨性。因此合金元素的合理配比，以增加模具材料的淬透性，提高耐磨性、韧性、红硬性为主。

现有的热作模具钢，国内的产品以H13为主，其韧性和延性、等向性、耐热冲击和抗热疲劳性能不足，北美，欧洲，日本的高性能热作模具钢价格太贵。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种高寿命热作模具钢，以解决现有技术的上述问题。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种高寿命热作模具钢，包括以下重量百分比计的原料：

C：0.35-0.40；Si：0.10-0.40；Mn：0.30-0.50；Cr：5.00-5.50；V：0.50-0.70；Mo：1.90-2.30；Co：0.20-0.40；S≤0.005；P≤0.015；余量为Fe和不可避免的杂质。

更为优选地，所述的碳(C)的含量为0.36-0.38％。

所述的硅(Si)的含量为0.15-0.30％。

所述的锰(Mn)的含量为0.30％。

所述的磷(P)的含量小于等于0.010％。

所述的铬(Cr)的含量为5.0-5.30％。

所述的钼(Mo)的含量为2.0％-2.1％。

所述的钒(V)的含量为0.50-0.60％。

所述的钴(Co)的含量为0.25-0.30％。

本发明的成分设计基于以下原理：

C是提高钢的硬度和强度最为有效的元素，固溶强化作用显著，是保证模具钢硬度必不可少的元素。C是形成铬碳化物等各种碳化物的不可缺少的基本元素，C含量过高会造成钢中碳化物数量的增多及偏聚，降低韧性及耐腐蚀性能。C含量过低不能满足模具钢的高硬度要求。本发明中控制C：0.35-0.40％。优选为C：0.36-0.38％。

钢中含有少量的Si有较好的还原和脱氧作用，但Si含量过高则降低钢的焊接和切削加工性能。本发明中控制Si含量为≤0.35％，适当的提高了冲击韧性，优选为Si：0.15％-0.30％。

Mn元素有较好的脱氧和去S作用，虽然高含量可增加耐磨性，但MnS会降低抗腐蚀和焊接性能。优选为Mn：0.30％。

P元素在钢中易在晶界处偏聚，导致钢的冷脆性增加，故钢中的P含量应尽可能低。本发明中控制P≤0.010％。

S元素在钢中以硫化物的形式存在，易产生热脆，降低钢的横向延展及韧性性能，故钢中的P含量应尽可能低。本发明中控制S＜0.005％。

Cr是具有钝化倾向的元素，Cr的重要作用是显著提高钢的耐腐蚀性能，但同时也降低钢的塑性和韧性。所以，本钢的Cr元素有利于淬透性的提高；Cr是缩小γ相区的元素，Cr含量过高将得到铁素体组织，导致强度降低，耐腐蚀性能变差，因此Cr含量不宜过高。本发明中控制Cr含量为5.0-5.30％。

Mo元素能使本钢的晶粒细化，提高了淬透性、热强性和机械性能，在高温时能保持足够的强度和抗蠕变的能力。抑制高温引起的热脆现象。优选Mo：2.0％-2.1％。

V元素不仅是钢的脱氧剂，在钢中，V元素达0.5％以上可明显细化组织晶粒，提高钢的强度和韧性，并与C形成的碳化物在高温下可提高钢的腐蚀能力(H腐蚀)优选V：0.50-0.60％。

Co作为稀土、作为微合金化的元素有意识的按适当量添加在本钢内。Co可以细化晶粒、改善晶界、改变碳化物特征(形状、大小、分布、数量和结构)、净化钢液。但Co元素属于贵金属，考虑本钢整体适应性，优选为Co：0.25-0.30％。