[发明专利]一种热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热作模具钢，按质量百分比计，包括：C：0.45％～0.55％，Si：0.10％～0.35％，Mn：0.15％～0.35％，P：≤0.010％，S：≤0.003％，Cr：4.30％～5.10％，Mo：2.80％～3.20％，V：0.50％～0.80％，Ni：≤0.20％，Cu：≤0.10％，小于等于0.04％的杂质元素以及余量的Fe。本发明从热作模具钢的材质组成出发，对原料的组成和比例进行了选择和调整，得到用于温锻，特别是热锻模的高硬度、高韧性和高寿命模具钢，能够适用于更加苛刻的热锻模工作环境，满足市场的多方位需求。

技术领域

本发明属于模具钢制备技术领域，涉及一种热作模具钢及其制备方法，特别涉及一种用于温锻或热锻的高性能热作模具钢及其制备方法。

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，而模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具，其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，通常模具的质量与使用寿命，主要依靠合理的结构设计、加工精度、模具材料以及和热处理等几方面。按模具的服役条件，可以将模具钢分为四大类，包括冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢以及塑胶模具钢。这其中热作模具是指，用来将加热的金属或液体金属制成所需产品的工装，如热锻模具、热镦模具、热挤压模具、压铸模具和高速成型模具等，而所采用的各种模具用钢统称为热作模具钢。

随着我国的汽车行业、轨道交通、航空航天、工程机械等行业快速发展，各类机械设备锻件需求量大幅增加，采用锻压机械加工锻件增多，锻压模具用钢量需求很大，仅西南成都、重庆地区的锻压模具钢市场年需求量在一万吨左右，尤其是热锻模类的高端模具钢。由于热作模具在工作条件下表面与心部温差较大，因此对热作模具材料的性能要求也较高，需要对硬度和强度性能、韧性、热疲劳抗力、化学稳定性、耐磨性以及导热性等等方面进行要求。特别是热锻模在工作时反复受热和水冷、且承受很大的冲击力，从而对热锻模材料要求较高，如高强度、高韧性、高热稳定性。

此外，热作模具材料按耐热性不同，可分为低耐热性用钢(350～370℃)、中耐热性用钢(550～600℃)、高耐热性用钢(580～650℃)；按合金元素分类可以分为钨系热作模具钢、铬系热作模具钢、铬钼系及铬钨钼系热作模具钢等；特殊要求的热作模具有时采用高温合金和难熔合金制造。国家标准GB1299—85《合金工具钢技术条件》列入了12个热作模具钢钢号，主要分为三类“一类是原用老钢种，如5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V等；一类是国内自行研制的新钢种，如5Cr4Mo3SiMoVA1、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、4Cr5MoSiV等；另一类是引进国外通用钢种，如4Cr5MoSiV(H11)、4Cr5MoSiV1(H13)、4Cr5W2VSi(W2)等。

业内中，H13和3Cr2W8V是使用最广泛的两种热锻模具钢，但由于H13钢作为中耐热型热作模具钢，其工作温度不宜超过600℃，其应用受到限制；而3Cr2W8V钢，使用温度可达650℃，但因韧塑性水平低、冷热疲劳性能和导热性差，容易因冷热疲劳而产生龟裂，甚至因为韧性不足导致断裂。

因此，如何设计一种具有更好性能的热作模具钢，特别是能够用于热锻模的热作模具钢，已成为诸多研发型企业和一线研究人员广为关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种热作模具钢及其制备方法，特别是制备一种用于温锻或热锻的高性能热作模具钢，本发明制备的热作模具钢具有较高的硬度、韧性和使用寿命，能够用于热锻模苛刻的工作环境，满足市场的多方位需求。

本发明提供了一种热作模具钢，按质量百分比计，包括：

C：0.45％～0.55％；

Si：0.10％～0.35％；

Mn：0.15％～0.35％；

P：≤0.010％；