[发明专利]一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明涉及特钢锻件技术领域，尤其涉及一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其制备方法，包括热作模具钢由如下重量百分比的成分组成：C:0.38～0.40％；Si：0.25～0.40％；Mn：0.45～0.55％；Cr：4.75～5.3％；Mo:1.7～1.9％；V：0.60～0.80％；Ni：0.30～0.50％；S≤0.002％；P≤0.0015％；Fe余量；制备过程如下：电弧炉熔炼、炉外精炼、浇铸、气氛保护电渣重熔、锻造、淬火油冷处理、球化退火处理，本发明中优化了热作模具钢的原料配占比，将Si、V、Mo以及Ni等元素的含量限制在精准的调控范围内，可以确保对应Si、V、Mo以及Ni等元素的加入量准确，以避免模具钢出现各个性能无法兼容的问题，选取范围内含量的数值可以直接制作出高性能的热作模具钢，成品率显著提升。

技术领域

本发明涉及特钢锻件技技术领域，尤其涉及一种耐高温和高韧性的热作模 具钢及其制备方法。

背景技术

热作模具钢主要是指对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，如热 锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。由于热作模具长时间处于高温高压条件 下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高 热强性、热疲劳性、韧性等性能。模具加工成型具有生产效率高、质量好、节 约材料和成本低等一系列优点，应用范围及其广泛，热作模具钢是指适宜于对 镁铝等金属进行热变形加工的模具所用的合金钢，如热锻模、热挤压模、压铸 模等。目前，热作模具正在向大型、精密、长寿命的方向发展，对热作模具钢 的性能提出了更高的要求，H13钢已经不能满足客户对模具性能的使用要求。

针对上述问题，已有现有技术公开号为：CN110306108A，名称为：一种高 韧性高抗裂性热作模具钢及其制造方法，该发明中通过降低Si、V含量有利于 控制模具钢中的一次碳化物类型，减弱一次碳化物对后续工艺及产品性能的影 响，提高模具钢的韧性；添加Mo元素可以提高材料的高温强度、抗回火稳定 性及冷热疲劳性能；添加Ni元素进行合金化使相变点温度降低、获得马氏体 的临界冷却速率更低，可使模具钢获得更高的淬透性和冲击韧性，从而获得更 佳的综合性能；然而热作模具钢对于加入成分的要求极其严格，若Si、V、Mo 以及Ni等元素的含量调节不当时，热作模具钢的高韧性、高硬度、抗热裂性、 高硬度以及切削加工性无法兼容，该发明中提供的热作模具钢的组成成分范围 过大，例如在提高Mo元素的含量时，但Si、V以及Ni元素选取范围中的数值 不当，虽然模具钢具有较高的强度和硬度，但会降低器切削加工性，难以对模 具钢进行切削处理，同时使后续的热处理工艺被迫改变，进而影响产品的性能， 该发明提供的制备方法并不能直接制作出高性能的热作模具钢，其成品率较 低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐高温和 高韧性的热作模具钢。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种耐高温和高韧性的热作模具钢，所述的热作模具钢由如下重量百分比 的成分组成：C:0.38～0.40％；Si：0.25～0.40％；Mn：0.45～0.55％；Cr：4.75～ 5.3％；Mo:1.7～1.9％；V：0.60～0.80％；Ni：0.30～0.50％；S≤0.002％；P≤ 0.0015％；Fe余量；

一种耐高温和高韧性的热作模具钢的制备方法，包括如下步骤：

S1、确定化学成分：热作模具钢坯的化学成分按重量百分比计为：C:0.38～0.40％；Si：0.25～0.40％；Mn：0.45～0.55％；Cr：4.75～5.3％；Mo:1.7～1.9％； V：0.60～0.80％；Ni：0.30～0.50％；S≤0.002％；P≤0.0015％；Fe余量；

S2、电弧炉熔炼：将S1步骤中所述成分组成的热作模具钢坯料放入电弧 炉中加温至1500℃以上并熔炼成钢水；

S3、炉外精炼：将步骤S2中所制得的钢水倒入过滤包钢精炼炉中，去除 磷、硫等非金属类杂质得到高纯度钢水；