[发明专利]一种纳米贝氏体热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米贝氏体热作模具钢，属于模具钢技术领域，其按质量百分比计包括：C 0.32~0.45、Si 0.80~1.5、Mn 0.20~0.50、Cr 4.75~5.05、Mo 1.10~1.75、V 0.8~1.00、P0.02、S0.01，其余为Fe和不可避免的杂质，所述热作模具钢组织为纳米贝氏体。另外，本发明还公开了一种纳米贝氏体热作模具钢的制备方法。本发明的有益效果是：1、调质预处理改善了锻后组织中的碳化物不规则形状及其分布；2、Si元素含量较高，抑制了碳化物在等温淬火过程中的析出，确保得到纳米贝氏体组织；3、纳米贝氏体热作模具钢二次回火试样的无缺口冲击功不低于500 J，抗拉强度不低于1900 MPa，硬度不低于52 HRC；4、制备工艺流程简单易行，有利于工业化生产，制备效率高。

技术领域

本发明涉及模具钢技术领域，特别涉及一种纳米贝氏体热作模具钢及其制备方法。

背景技术

热作模具钢在模具行业中应用最为广泛，其中热作模具钢中的主流钢种是中碳铬系的H13钢。我国自引进H13钢后，因其高热强性等优点迅速占领国内热作模具钢的市场。近些年来，高校、企业和科研单位等对H13钢的成分、冶炼锻造技术和热处理工艺进行了改进，开发出多种新类型的H13钢。

公开号为CN101240400B 的专利文件提出一种低成本热作模具钢，最终热处理采用淬火+回火的工艺，其600℃回火后的硬度不超过46HRC，抗拉强度不超过1500MPa。公开号为 CN110484812A 的专利文件提出一种高性能热冲压模具钢及其制造工艺，最终热处理采用淬火+回火的工艺，其室温冲击功≥260J。

现在技术中主要存在以下技术问题：

模具钢的回火性能有待提高，需要进一步改进成分和热处理工艺。

纳米超细贝氏体组织具有高强度和高韧性，具有良好的综合性能，广泛在桥梁、舰船、滚动轴承、铁轨和车辆装甲板等方面显示了潜在的应用。贝氏体的韧性和热稳定性比马氏体高，故纳米贝氏体用于热作模具钢可能显示出性能优势，是改进模具钢回火性能的发展方向之一。但是目前关于制备具有纳米贝氏体组织的热作模具钢的相关研究和文献很少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米贝氏体热作模具钢及其制备方法，通过成分设计和热处理工艺获得纳米贝氏体组织，从而得到优良的回火性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种纳米贝氏体热作模具钢，按质量百分比计包括：C 0.32~0.45、Si 1.20~1.50、Mn0.20~0.50、Cr 4.75~5.05、Mo 1.10~1.75、V 0.80~1.00、P0.02、S0.01，其余为Fe和不可避免的杂质，所述热作模具钢组织为纳米贝氏体。

此外，本发明还提供了一种纳米贝氏体热作模具钢的制备方法，包括以下步骤：

（1）、冶炼：按照钢材的组成成分设计要求进行投料，所述钢材按质量百分比计包括：C0.32~0.45、Si 1.20~1.50、Mn 0.20~0.50、Cr 4.75~5.05、Mo 1.10~1.75、V 0.80~1.00、P0.02、S0.01，其余为Fe和不可避免的杂质，然后在真空感应炉中熔炼并浇注成钢锭；

（2）、退火、热轧：将所述钢锭退火、热轧，热轧后空冷到室温，得到热轧板坯；

（3）、调质预处理：将所述步骤（2）中得到的热轧板坯加热至1050~1150℃，保温10~15min，油冷至室温，然后进行710~730℃回火，保温1~1.5h，出炉空冷至室温；

（4）、等温淬火处理：将所述步骤（3）热处理后的热轧板坯加热到1020~1040℃保温10~15min，然后迅速放到345~365℃的盐浴炉中等温1~1.5h，再空冷至室温得到等温淬火试样；