[发明专利]一种高抗弯强韧模具钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷冲模具材料技术，尤其是指一种高抗弯强韧模具钢及其制造方法。

背景技术

冷冲模具用于金属或非金属材料的冲载荷、冲击成形、弯曲、冷镦等工序,工作对象处于室温状态，模具工作条件相当恶劣。通常选用的冷冲模具钢要求有足够的强度、韧度、抗弯能力及抗磨能力。对于大载荷的冷挤压和冷镦锻体成型模具，要求材料具有更高的抗弯和防断裂能力。

目前，国内外模具材料市场上应用最为广泛的冷作模具钢材料是高碳高铬冷作模具钢1.2379钢(成分质量百分数为：C：1.5～1.6％，Si：0.10～0.40％，Mn：0.15～0.45％，Cr：11.0～12.0％，Mo：0.60～0.80％，V：0.90～1.10％，P0.030％，S0.030％，余量为Fe)，属于莱氏体钢，具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，可以作为通用型冷冲模具钢材料用于制造各种用途的冷冲模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀及精密量具等。但是，这种通用型冷作模具钢材料中的合金元素组成中的Cr含量达到Cr：11.0～12.0％，而过多的铬元素含量会使材料显微组织中存在网状的莱氏体碳化物，造成材料的韧性不高。

1.2379钢的性能指标是：经过1030℃淬火180℃回火之后，冲击韧性为77J/cm²，硬度为61.5HRC、抗弯强度为2700MP。而这些性能指标是冷冲模具钢的关键技术指标。

如上所述，冷冲模具主要用于金属或非金属材料的冷成型，包括冷冲压、冷挤压和冷镦等。这类冷冲模具工作载荷大、尺寸精度、表面质量要求高。通常选用的冷冲模具钢要求有足够的抗弯强度、韧度、硬度。而1.2379钢由于组织中含有不均匀的莱氏体碳化物，虽然经过淬火回火之后有较高的硬度和耐磨性能，但是韧性较低、抗弯强度较差，因此在实际使用中容易发生崩裂和塌陷。

上述1.2379钢采用电弧炉熔炼，浇铸成钢锭锻造开坯，具体步骤依次为炼钢、锻造、热处理，最后形成产品。其锻造的加热温度为1100℃-1140℃，终锻温度为≥880℃，冷却方式采用高温退火、坑冷或者砂冷。由于1.2379钢形成大量粗大的呈连续网状分布的共晶碳化物。这种网状共晶碳化物严重割裂基体，还可作为模具钢断裂时的裂纹源和裂纹扩展途径，从而使得模具钢的晶界严重脆化，韧性很低。并且在锻造时，由于受到锻造比的限制，对于大尺寸铸坯，其心部的共晶碳化物很难打碎，所以在锻造后的模具钢组织中经常存在带状碳化物偏析，使模具钢的性能出现各向异性并造成锻造开裂。

与本本发明相关联的模具材料及其冶金制造技术的公开文件如下：

1，CN101182619A(高强韧性冷作模具钢及其制造方法)，其化学成份重量百分比含量为：C：0.9～1.0％，Si：1.0％，Mn：0.5～0.8％，P＜0.02％，S＜0.02％，Cr：9～10％，Cu：0.8～1.0％，Mo：2.0％，V：0.8～1.0％，余量为Fe。其中的碳含量、铬含量、钼含量、钒含量还是偏高，而铬元素是造成碳化物不均匀性的主要原因之一，容易形成网状的碳化物，降低材料的韧性。

2，CN101250667(通用型冷作工具钢)，其化学成份重量百分比含量为：C：0.9～1.1％，Si：0.7～1.3％，Mn：0.3～1.0％，P＜0.03％，S＜0.03％，Cr：4.0～5.5％，Cu：Mo：0.52～1.0％，V：0.75～1.20％，W：1.0～1.9,余量为Fe。其化学成分对照传统的冷作钢的化学元素设计适当降低了Cr的含量，但还是偏高，其是加入了钨元素来提高钢的性能，C含量还是偏高，抗弯和防断裂能力不理想。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供具有淬透性好，淬火温度较低，热处理变形小，合金成本低及具有较好的强度和韧性的高抗弯强韧模具钢。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的高抗弯强韧模具钢的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高抗弯强韧模具钢，其中所述模具钢包含的化学元素及其成分重量百分比为：

C为0.68～0.78％，Si为0.75～0.85％，Mn为0.8～1.0％，P<0.015％,S<0.015％，Cr为2.2～2.5％，Mo为0.40～0.60％，V为0.40～0.50，Ni为0.30～0.40％，余量为Fe。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种高抗弯强韧模具钢的制造方法，其特征在于包含：