[发明专利]一种高热稳定性压铸模具钢及其制备方法

说明书

本发明涉及合金钢制造领域，尤其涉及一种高热稳定性压铸模具钢及其制备和热处理方法。本发明提供了一种压铸模具钢，所述压铸模具钢所包含组分的质量百分比为：C 0.3～0.45％，Si 0.2～0.5％，Mn 0.30～0.60％，Cr 2.00～4.00％，Mo 1.80～3.00％，V 0.40～0.80％，S≤0.005％，P≤0.02％，余量为Fe。本发明所述压铸模具钢的制备方法包括：配料、冶炼、浇铸、电渣重熔、高温均质化、锻造、固溶、球化处理，最后进行淬火和回火热处理。相比常用的H13(4Cr5MoSiV1)、DIEVAR(4Cr5Mo2V)、QRO90(4Cr3Mo2V1)压铸模具钢，本发明所述压铸模具钢在保证极高的强韧性配比的同时，具有更优的热稳定性能。

技术领域

本发明属于合金钢制造工艺技术领域，尤其涉及一种高热稳定性压铸模具钢及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国汽车等制造产品的发展，模具钢行业在我国占据重要地位，特别是在热作压铸模具钢研究方面有了很大的进展。但由于压铸模具服役时会受到冷热交替及连续冲击载荷的作用产生很多热损伤，包括热疲劳、热磨损并导致开裂等失效，而降低热作模具的使用寿命，并且造成经济损失，因此要求热作压铸模具钢具有较强的红硬性、高温热强性和良好的热稳定性等。

传统的常用压铸模具材料主要有H系列如H13(4Cr5MoSiV1)、H11(4Cr5MoSiV)此类钢种碳化物均匀，淬透性好，韧性较高，但抗回火软化性能较差、高温热强性不足，不能满足高温条件下服役的要求；瑞典Uddholm公司通过新工艺以及精炼技术，同时减少C、Si元素，提高合金元素Mo的含量而推出的新型热作模具钢DIEVAR(4Cr5Mo2V)，该钢相对于H13有良好的耐磨性能和抗冷热疲劳性能，但当温度高于620℃时其热疲劳性能会出现明显下降。

含3.0％Cr的QRO系钢是由瑞典研发的新型模具钢，且在模具工业得到了广泛应用，主要以QRO45、QRO80、QRO90为代表，考虑到H13钢中Cr含量为5％左右，由于Cr与碳的结合能力较强，钢中较高的Cr含量容易在回火时形成较多M23C6，使得这种类型的碳化物不仅硬度较低，且在保温的过程中容易粗化，使得模具钢的热稳定性降低。虽V与C的结合力强于Cr，且V的碳化物具有较高的抗回火软化能力，但Cr含量较高会妨碍VC的析出和转变。QRO系列模具钢相对于H13钢降低了Cr的含量，增加了与碳亲和力强于Cr且对抗回火软化能力贡献较大的Mo元素，使得该钢具有较强的抗回火软化性能。可见，传统的压铸模具钢的开发主要是通过优化合金元素含量、采用先进的冶炼工艺及锻造工艺，以改善模具钢内部组织结构，提高热作模具钢的耐磨性、高温热强性、抗回火软化性、冲击韧性等性能。最终改善模具服役寿命、满足现代模具工业的需要。

为满足国内高端热压铸模具钢市场的需求，本发明在比较成熟的QRO90(4Cr3Mo2V1)和DIEVAR(4Cr5Mo2V)钢成分的基础上进一步优化Mo、V、Si等元素的含量，从而提高钢的强度、耐磨性、热稳定性和热疲劳性能，同时保持较高的韧性，以保证压铸模具的寿命。

发明内容

本发明的目的是基于上述现有技术的缺陷，提供一种压铸模具钢，保证极高的强韧性配比的同时，具有更优的热稳定性能。

上述目的可以通过以下技术方案实现：一种高热稳定性压铸模具钢，所述压铸模具钢由如下质量百分比的组分组成：C 0.3～0.45％，Si0.2～0.5％，Mn 0.30～0.60％，Cr2.00～4.00％，Mo 1.80～3.00％，V0.40～0.80％，S≤0.005％，P≤0.02％，余量为Fe。

优选地，所述压铸模具钢由如下质量百分比的组分组成：C0.35～0.45％，Si 0.3～0.5％，Mn 0.5～0.6％，Cr 2.5～3.5％，Mo 2.0～3.0％，V0.60～0.80％，S≤0.004％，P≤0.015％，余量为Fe。