[发明专利]一种模具钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种模具钢，材料成分按质量百分比计，包括1.10‑1.15％C，1.00‑1.30％Si，0.25‑0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.025％S，7.50‑8.00％Cr，1.50‑1.70％Mo，1.10‑1.30％W，2.30‑2.50％V，≤0.05％N，≤0.30％Ni，≤0.30％Co，0.10‑0.15％Re，余量为铁和不可避免的杂质。本发明提高C含量Mo含量加入W元素，加入Re元素变质处理，材料的硬度及耐磨性提高，使用寿命比现有Cr8冷作模具钢材料提高30‑40％，且本发明的模具钢淬火后极易得到高硬度细晶组织。

技术领域

本发明属于模具钢技术领域，具体是一种模具钢及其制备方法。

背景技术

高硬度(≥50-53HRC)扁丝在冷轧过程中对模具有较大的切应力及压应力，极易造成轧辊的崩口、开裂以及早期不耐磨，因此要求制造轧辊的材料硬度至少≥63HRC，最优应≥65HRC；在高硬度的同时应有高韧性。针对上述情况，目前异形扁丝轧辊主要使用硬质合金制备和Cr8冷作模具钢，硬质合金制备的扁丝轧辊在保证高硬度72HRC的同时兼具较好的韧性。但硬质合金成本高，给客户带来的成本压力巨大。市面上Cr8冷作模具钢制备的扁丝轧辊因自身碳含量及合金含量的限制，在保证轧辊使用韧性的前提下硬度最高达到63HRC，难以满足工况的使用要求，寿命极低。

发明内容

为解决硬质合金轧辊在使用过程中成本高，普通Cr8模具钢寿命低的缺点，本发明提供一种模具钢，具有高硬度，高耐磨，淬火后极易得到高硬度，使用成本较低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模具钢,化学组分按质量百分比计包括：1.10-1.15％C，1.00-1.30％Si，0.25-0.40％Mn，至多0.025％P，至多0.025％S，7.50-8.00％Cr，1.50-1.70％Mo，1.10-1.30％W，2.30-2.50％V，≤0.05％N，≤0.30％Ni，≤0.30％Co，Re0.08-0.1％。

本发明通过提高C含量V含量加入W元素控制N元素加入稀土孕育，综合考虑不同元素碳化物在淬火过程中溶入奥氏体的规律与其细化晶粒的作用，采用专用工艺制备，具有高硬度，高耐磨，淬火后极易得到高硬度，使用成本较低。

C元素的作用，C元素是碳化物的组成元素之一，部分元素固溶于基体，提高基体强度。C元素含量不高于1.15％，以保证钢水在凝固过程中VC不产生长大；C元素不低于1.10％，以保证热处理后达到合适的硬度。

W元素的作用，W元素是中碳化物形成元素，与碳元素形成M₆C碳化物，该碳化物阻止晶粒的长大，提高钢的高温硬度及耐磨性；W元素含量不高于1.30％；以保证钢水在凝固过程中少产生M₆C骨骼状的莱氏体组织，防止后期热加工难以破碎，影响钢的塑性；W元素不低于1.10％，以保证形成足够的碳化物，提高钢的耐磨性。

Mo元素的作用，Mo元素是中碳化物形成元素，在非平衡冷却情况下，Mo元素形成的碳化物发生相变，产生亚稳态的M₂C碳化物，呈片状的、扇形分布的M2C在凝固后冷却后进行锻造加热、保温时分解为细小的M₆C+MC，并使其易于分布均匀，增加钢的韧性并提高其热塑性；提高碳化物的稳定性以及钢的强度耐磨性。

Cr元素的作用，Cr元素不低于7.50％以保证极大减少珠光体中碳的浓度及奥氏体中碳的极限溶解度，促进了碳化物的析出，提高钢的强度与硬度，减缓奥氏体分解速率，显著提高钢的淬透性；Cr元素不高于8.00％以保证大颗粒M₂₃C₆碳化物的含量小于26％，以保证钢的韧性，防止使用过程中崩刃。