[发明专利]一种热作模具钢钢板及其制造方法

说明书

本发明涉及一种热作模具钢钢板的制造方法，热轧成型步骤：(1)钢水冶炼；(2)钢水浇铸成钢锭，钢锭脱模后加罩缓冷48小时以上，缓冷结束后表面带温清理；(3)开坯轧制：对钢锭再加热，轧至预制板坯，预制板坯下线堆缓冷，表面清理、切帽口；(4)二次轧制：预制板坯再加热，设置开轧温度1050～1150℃，单道次压下量控制在20‑70mm，轧制完成后下线加罩堆缓冷，缓冷至室温；(2)热处理：钢板依次进行退火、淬火、回火，其中退火是要实现组织均匀，淬火采用风冷获得马氏体组织，回火是要获得马氏体回火组织和细小的碳化物。钢板内部致密性非常高，满足了热作模具钢芯部质量的苛刻要求；热处理后晶粒度≥7.0级，组织均匀，具有较好的抗回火软化能力。

技术领域

本发明属于铁基合金领域，尤其涉及一种热作模具钢钢板的制造方法。

背景技术

模具材料一般分为冷作模具、热作模具和塑料模具，模具性能的好坏最主要体现在材料的使用寿命上。当前，对于中低档模具材料，国内企业普遍可以生产，但是对于高档模具材料，主要还是依赖于进口。据统计，我国模具每年消耗近百亿元，热作模具钢消耗总量达到10万吨以上，为各类合金工模具钢产量的首位，这其中进口热作模具钢占据消耗总量大半。

热作模具钢为例，一般要求材料具备高淬透性、高耐磨性、高韧度、高抗热裂能力及高耐熔损性能等，这要求材料在成分控制、纯净度、致密度、性能的均匀性等方面均得到良好的控制。

发明内容

本发明的目的主要是提供一种热作模具钢钢板及其制造方法。

本发明的热作模具钢钢板，属于高碳高合金钢，钢板最大生产厚度可达110mm。芯部性能优异，全截面硬度差能够被控制在2.0HRC以内，表明钢板的性能均匀性较好；按照GB/T 10561 A法检验夹杂物，夹杂物总级别不大于2.5级；钢板探伤满足≤Φ2.0mm的缺陷当量水平，表明该钢板的内部致密性非常高，满足了对高性能要求热作模具钢芯部质量的苛刻要求；热处理后钢板的晶粒度≥7.0级，组织均匀，钢板具有较好的抗回火软化能力。此外，相应的制备方法较该模具钢的锻件具有生产成本低、生产周期短的优点，便于推广应用。

本发明热作模具钢钢板的获得主要包括元素组分的设计和制造方法的设计。

其中，合金元素：按质量百分比计为C：0.52～0.62％，Si：0.10～0.30％，Mn：0.40～0.80％，Ni：1.70～3.00％，Cr：0.70～1.10％，Mo：0.40～0.60％，Al：0.02～0.05％，V：0.10-0.25％，P：≤0.015％，S：≤0.005％，Sb：≤0.003％，Sn：≤0.010％，As：≤0.012％，H：≤0.0002％，其余为Fe和不可避免的杂质。

合金元素中，C能够显著提高钢板的强度和硬度，同时C能够增加淬透性，所以C控制在0.52～0.62％；Si主要作为炼钢时的还原剂和脱氧剂使用，有一定的固溶强化作用，所以Si控制在0.10～0.30％；Mn通过固溶强化提高钢的强度，对韧性也有利；Ni能够提高钢的韧性和塑性，同时也增加强度，本发明的Ni控制在1.70～3.00％；Cr能大幅提高的淬透性，提高钢的强度和硬度，但同时降低钢的韧性和塑性；Mo存在于固溶体和碳化物中，可提高淬透性和强度及回火稳定性，提高热作模具钢在一定温度下使用的稳定性；Al是炼钢过程中脱氧元素，且能起到细化晶粒的作用，另外适量的Al含量有助于提升钢铁材料的抗氧化性和抗腐蚀性能；V与C形成的碳化物，可提高高温高压下钢种抗氢腐蚀能力；V是模具材料中常使用的元素，其固溶性好，形成的V(N,C)在沉淀强化方面具有独特的优势，本发明控制V的范围在0.10-0.25；P、S是有害元素，P增加钢的脆性，降低塑性和冷加工性能，S降低钢的延展性和韧性，在热加工过程中造成裂纹，故尽量减少P、S含量；Sb、Sn、As是有害元素，容易在晶界偏析，降低钢的抗回火脆化性能，应尽量减少；H在钢铁材料中容易形成白点，增加钢的氢脆倾向，应尽量降低其含量。

本申请钢板是以钢锭轧制成材，步骤包括：