[发明专利]一种冷作模具钢及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种冷作模具钢及其制备工艺，其由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.62%~0.88%，Si：0.60%~1.25%，Mn：0.3%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：6.45%~8.59%，W：≤0.5%，Mo：1.95%~2.95%，V：0.23%~0.51%，Co：0.7%~1.32%，余量为Fe。本发明加入了0.7%~1.32%的Co元素，使得本发明的模具钢具有高温红硬性佳的特点，满足当下高速和高温环境模具的选材。

技术领域

本发明属于合金领域，特别涉及一种冷作模具钢及其制备工艺。

背景技术

LD钢属于基体钢类型的冷作模具钢，具有较高的强韧性和耐磨性，冷、热加工的工艺优良，热处理畸变小，通用性强。LD钢的性能优于Cr12型高碳和高速钢W6Mo5Cr4V2，具有更高的强度和韧性，而且有较好的耐磨性，应用日益普遍。可用于制造螺栓冷镦切边模、冷镦光冲模、汽车弹簧冲孔模、自行车中轴冷挤压模、硅钢片冲模等各种模具，使用寿命比原用钢种(Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、Cr12、GCr15、9SiCr)成倍甚至十余倍地提高。

但是，随着2018年9月份V合金的大幅涨价，50%V铁已达50万元/吨，在这前提下传统LD钢的生产成本急剧增加，而且，传统LD钢一般淬火温度在1080-1150之间，这样的条件下，V形成的碳化物不容易固溶，从而存在浪费资源和模具产品出现崩模或爆模现象。为使节约资源，提高钢的使用性能，开发一种低成本高性能的冷作模具钢来代替传统LD钢具有实际意义。

发明内容

针对传统LD钢的缺陷，本发明的目的在于，在LD钢的基础上，提供一种降成本改性冷作模具钢，降低V含量的同时，重新设计其他元素配比，使得模具钢获得趋于低温淬火的固溶组织；本发明的另一目的在于提供一种冷作模具钢的制备工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种冷作模具钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.62%~0.88%，Si：0.60%~1.25%，Mn：0.3%~0.5%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：6.45%~8.59%，W：≤0.5%，Mo：1.95%~2.95%，V：0.23%~0.51%，Co：0.7%~1.32%，余量为Fe。

本发明的进一步改进方案为：

一种冷作模具钢，由如下重量百分含量的化学元素组成：C：0.68%~0.76%，Si：0.8%~1.2%，Mn：0.35%~0.45%，P：≤0.03%，S：≤0.03%，Cr：6.5%~8.5%，W：≤0.5%，Mo：2.0%~2.5%，V：0.3%~0.45%，Co：0.75%~1.25%，余量为Fe。

本发明的更进一步改进方案为：

一种冷作模具钢的制备工艺，包括以下步骤：

第一步、冶炼：按照上述配比，将原料经过中频炉、炉外精炼、真空脱气或经过电炉、炉外精炼、真空脱气冶炼，冶炼后浇注成钢锭，将得到的钢锭进行等温球化退火；

第二步、锻轧：将第一步冶炼得到的钢锭锻轧成成品钢，将得到的成品钢进行等温球化退火；

第三步、淬火：将第二步得到的成品钢进行淬火处理，根据成品厚度设定淬火时间，随后回火3~5次，每次回火温度为540℃~560℃；

第一步中所述中频炉为15吨中频炉；所述电炉为10~30吨电炉。

第二步所述锻轧温度为950℃~1180℃。

所述等温球化退火为过程为：820℃~890℃下等温4h~6h，随炉冷却到720℃~760℃，等温4h~6h，随炉冷却至500℃，出炉空冷。

第三步所述淬火温度为1060℃~1100℃。