[发明专利]一种冷轧模具钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种冷轧模具钢及其制备方法，冷轧模具钢包括C：0.95‑1.2％，Ni：0.15‑0.38％，Si：0.02‑0.16％，P：0.05‑0.08％，Mo：0.3‑0.47％，Zr：1.11‑1.28％，Ta：0.02‑0.14％，余量为Fe和不可避免的杂质元素，该种冷轧模具钢试棒的力学性能优良，其硬度最高达到242HB以上，抗拉强度为710Mpa，延伸率达到13.9％，使得冷轧模具钢耐磨性能、冲击韧性和硬度达到平衡，提高硬度和耐磨性的同时，使具有一定的冲击韧性，保证冲压过程的顺利进行。

技术领域

本发明涉及一种模具钢材，特别是一种冷轧模具钢。

背景技术

合金磨具钢可分为冷轧模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，其中冷轧模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各种模具。

冷轧模具钢与刃具钢相比，冷轧模具钢要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行，其不同之处在于冷轧模具钢模具形状及加工艺复杂，而且摩擦面积大，磨损可能性大，所以修磨起来困难。因此，冷轧模具的正常报废原因一般是磨损，也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。然而，通常对于同一钢种，其耐磨性能、冲击韧性和硬度难以同时达到最佳，往往在硬度达到最佳时通常得到最差的冲击韧性性能，而耐磨性能同时受到硬度和冲击韧性的影响，而韧性性能则能保证磨损过程的稳定性和安全性。

目前，在用Cr12型钢或高速钢做冷轧模具时，一个很突出的问题是钢的脆性大，使用中易开裂，为此，必须对现有的钢材化学成分进行改进，研发新钢种。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种冷轧模具钢及其制备方法，通过对现有冷轧模具钢化学成分的调整，添加了Zr、Ta等金属元素，并限定各个组分的配比，使得冷轧模具钢耐磨性能、冲击韧性和硬度达到平衡，提高硬度和耐磨性的同时，使具有一定的冲击韧性，保证冲压过程的顺利进行。

具体技术方案是：

一种冷轧模具钢，以质量百分比计，具有如下组分：

C：0.95-1.2％，Ni：0.15-0.38％，Si：0.02-0.16％，P：0.05-0.08％，Mo：0.3-0.47％，Zr：1.11-1.28％，Ta：0.02-0.14％，余量为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，C为0.95％，Ni为0.26％，Si为0.10％，P为0.05％，Mo为0.3-0.41％，Zr为1.16％，Ta为0.10％。

进一步的，本发明提供一种冷轧模具钢的制备方法，具体步骤如下：

(1)按冷轧模具钢所含组分的质量百分比进行配料，在电弧炉中熔炼，熔炼温度为1700-1800℃，熔炼时间为2-2.5h，吹氩气搅拌精炼1-2h，得初级钢水；

(2)将初级钢水于1700-1800℃70-80Pa下真空脱气25-30min，得高纯度钢水；

(3)将高纯度钢水于1600-1700℃下浇铸，850℃退火12-15h，降温至400-500℃后静置冷却至室温，得电渣棒；

(4)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，重熔电压60-65V，电流10000-11000A，得钢锭；

(5)将钢锭于800-900℃恒温退火14-18h，1000-1100℃锻造，得锻材；

(6)将锻材800-900℃退火10-14h，即得冷轧模具钢。

优选的，冷轧模具钢的制备方法中，将初级钢水于1700℃80Pa下真空脱气30min，得高纯度钢水。

优选的，将高纯度钢水于1700℃下浇铸，850℃退火12h，降温至400℃后静置冷却至室温，得电渣棒。