[发明专利]一种低成本高强韧冷作模具钢板及其生产方法

说明书

本发明提供一种低成本高强韧冷作模具钢板及其生产方法，化学成分：C0.50％～0.95％,Si0.6％～0.8％,Mn1.0％～1.5％,Cr6.0％～6.4％,Mo0.2％～0.4％,V0.1％～0.5％,B0.0015％～0.0020％,P＜0.03％,S＜0.03％。钢坯采用两阶段加热，控制两个阶段加热温度、升温速度及保温时间。轧制控制开、终轧温度及第一道次压下率与总压下率；轧后缓冷。热处理淬火控制两阶段加热温度、升温速度及保温时间，加热后淬火，淬后采用油冷或空冷；淬火后立即进行回火处理。本发明可提高钢的韧性和淬透性，极大降低生产成本，所生产冷作模具钢板，硬度及韧性分别达到Cr12型和Cr8冷作模具钢的水平。

技术领域

本发明属于金属材料生产技术领域，特别涉及到一种低成本高强韧冷作模具钢板及其生产方法。

背景技术

冷作模具钢主要用于制造在冷状态下对金属材料进行压制、冷拉、冲压成型等的模具，如冷拉伸模具、冷镦模具、冷挤压模具、压印模具等，由于金属材料在冷状态下一般具有很大的难变形性，因此模具在工作过程中要受到很大的压应力、拉应力和摩擦力，这就要求冷作模具钢具有很高的硬度和耐磨性，同时为了避免模具在制造与使用过程中出现裂纹和开裂，要求冷作模具钢具有良好的韧性。

长期以来，Cr12型冷作模具钢作为冷作模具的主选材料，这类钢具有很高的硬度、强度和耐磨性，但是由于含碳量较高，生产过程中容易形成粗大的碳化物，使模具的强韧性降低，严重时能导致模具崩刃或断裂。为了适应模具行业的发展需求，在模具钢的研发过程中，主要针对当前模具在使用过程中所存在的使用寿命问题，调整现有模具材料中的合金成分，在保证材料现有性能的前提下，通过调整材料中合金元素含量、改进生产工艺，降低材料的生产成本，或在当前应用广、性能高的模具材料基础上，完善合金元素配比，使材料具有更好的使用性能。

申请号201410175592.0提供了“一种高韧性高耐磨冷作模具钢”，通过在Cr12型冷作模具钢基础上降低Cr含量，使材料具有更高的韧性，同时增加Mn、Si含量提高硬度，增强耐磨性。其成分设计为，C：0.8-1.5％，Si：0.5-1.5％，S≦0.030％,P:≦0.030％,Mn≦1.5％，Mo：0.8-2.5％，Cr：8.0-11.0％，V：0.1-1.0％，Nb≦1.0％。该冷作模具钢具有较高的硬度，并具有一定的韧性。但其Cr、Mo含量仍然相对较高。

申请号200510025603.8公开了一种“高合金冷作模具钢的生产工艺”，其成分设计为，C1.45-1.55％，Cr7.8-8.2％，V3.9-4.1％，Mo1.4-1.6％，Si0.9-1.1％，Mn0.3-0.5％，采用喷射成形工艺制取高合金冷作模具钢坯件，坯件经单道次的大变形量热轧，轧后板料砂冷等工序得到冷作模具钢。该钢具有较高的碳含量，但容易形成粗大的碳化物。

申请号：201210503591.5提供一种“高强韧冷作模具钢及其加工工艺”，其成分设计为：C0.8-1.2％，Si0.40-0.80，Mn0.2-0.5％，Cr8.5-11.0％，Mo1.4-1.6％，V0.2-0.4％，Nb0.04-0.06％，Ti0.02-0.04％，Sc0.05-0.08％，P≦0.020％，S≦0.003％。采用变质处理工艺，以改善冷作模具钢凝固过程中碳化物的偏析，提高冷作模具钢的性能。但是其工艺过程包括熔炼、电渣重熔、锻造等工序，工艺过程复杂，并且其Cr、Mo含量仍然相对较高。

申请号200710171694.5公开的“高强韧性冷作模具钢及其制备方法”，其成分设计为：C：0.9-1.0％，Cr：9-10％，Mo：2.0％，V：0.8-1.0％，Si：1.0％，P<0.02％，S<0.02％。钢种经熔炼、电渣重熔、退火、粗锻、再退火、球化退火、淬火、回火等工艺制得冷作模具钢，该钢性能优良。但同样具有工艺过程复杂的缺点。