[发明专利]一种高延伸率模具钢及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料领域，特别涉及一种高延伸率模具钢，还涉及该模具钢的制备方法。

背景技术

模具是机械、电子、汽车、通讯、加点等工业产品的基础工艺设备。由于利用模具进行加工成型具有高效性和经济性，模具在材料加工成型行业中的应用非常普遍。在模具使用过程中，其质量受到多种因素的影响，如形状设计、加工质量、表面处理情况、实际工作参数等，其中影响最大的是模具本身所用的材料。

合金磨具钢可份为高延伸率模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，其中高延伸率模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各种模具。对于冷作模具材料，耐磨性能、冲击韧性、硬度是最重要的三个性能参数指标。然而，通常对于同一钢种，其耐磨性能、冲击韧性和硬度难以同时达到最佳，往往在硬度达到最佳时通常得到最差的冲击韧性性能，而耐磨性能同时受到硬度和冲击韧性的影响，而韧性性能则能保证磨损过程的稳定性和安全性。

现有市场上应用最广泛的高延伸率模具钢材料主要为高碳高铬高延伸率模具钢Crl2、Crl2MoV等，其具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，高温抗氧化性能好，因此作为通用型高延伸率模具钢材料广泛应用于制造各种用途的冷作模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀和精密量具等。然而，这类高延伸率模具钢属于莱氏体钢，由于钢中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析转变过程中会形成大量共晶碳化物，导致钢材的热塑性差，在锻造加工过程中容易出现表面裂纹。同时，尽管经锻造变形工序能够破碎鱼骨状共晶碳化物，但受锻造方向影响，大截面钢材中的碳化物分布仍然是不均匀的；钢中存在的大颗粒碳化物或碳化物分布不均匀严重时降低钢的力学性能，并导致模具在热处理过程中出现变形、开裂等质量问题，并且随锻材尺寸增大，共晶碳化物不均匀度愈发严重。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种耐磨性好、硬度高、耐冲击性好、使用寿命长的高延伸率模具钢及其制备方法。

技术方案：本发明提供的一种高延伸率模具钢，包括以下重量百分比的组份：C 3.6-4.1％，Si 3.7-4.6％，Mn 0.86-0.92％，Cr 10.2-10.8％，Mo 0.61-0.72％，W 1.91-2.06％，V 1.67-1.76％，P 0.05-0.10％，S 0.01-0.03％，Cu 0.46-0.53％，Mg 0.50-0.62％，Ti 0.21-0.34％，Sr 0.52-0.81％，B 0.61-0.73％，Zn 0.64-0.72％，Re 0.21-0.29％，Pb 0.57-0.63％，Be 0.02-0.07％，Sc 0.26-0.34％，Ni 0.50-0.57％，La 0.01-0.03％，Al 0.20-0.30％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。

作为优选，包括以下重量百分比的组份：C 3.8-4.0％，Si 4.0-4.3％，Mn 0.88-0.90％，Cr 10.4-10.6％，Mo 0.66-0.68％，W 1.94-1.96％，V 1.70-1.72％，P 0.07-0.09％，S 0.01-0.03％，Cu 0.48-0.50％，Mg 0.55-0.57％，Ti 0.27-0.29％，Sr 0.66-0.70％，B 0.64-0.66％，Zn 0.66-0.68％，Re 0.23-0.25％，Pb 0.59-0.61％，Be 0.03-0.05％，Sc 0.28-0.30％，Ni 0.53-0.55％，La 0.01-0.03％，Al 0.24-0.26％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。

作为另一种优选，包括以下重量百分比的组份：C 3.9％，Si 4.2％，Mn 0.89％，Cr 10.5％，Mo 0.67％，W 1.95％，V 1.71％，P 0.08％，S 0.02％，Cu 0.49％，Mg 0.56％，Ti 0.28％，Sr 0.68％，B 0.65％，Zn 0.67％，Re 0.24％，Pb 0.60％，Be 0.04％，Sc 0.29％，Ni 0.54％，La 0.02％，Al 0.25％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。

本发明还提供了上述高延伸率模具钢的制备方法，包括以下步骤：

(1)将各原料于1500-1600℃冶炼3-5h，吹氩气搅拌1500-1600℃精炼1-2h，得初级钢水；

(2)将初级钢水于1500-1600℃60-80Pa下真空脱气10-20min，得高纯度钢水；