[发明专利]一种特级优质压铸模具钢锻造模块制造工艺

说明书

本发明公开一种特级优质压铸模具钢锻造模块制造工艺，目的在于解决特级H13钢厚度大于250mm锻造模块的非金属夹杂物、横截面心部带状偏析组织、横截面心部退火显微组织和横截面心部冲击韧性达标问题。本发明优化设计化学成分，提高钢材纯洁度和冲击性能；采用低偏析冶炼控制技术，降低钢锭内部化学成分偏析；电渣锭锻造前高温均匀化扩散技术，改善大型钢锭的偏析问题；利用三维锻造法、不对称变形锻造法和锻后淬水细化热处理，改善提高钢材截面心部显微组织和冲击韧性。生产的锻造模块，钢的纯洁度较好，横截面心部的带状偏析组织合格、退火显微组织合格级别AS3和AS4级、冲击韧性10mm×10mm开V口试样冲击韧性值(J)12.3‑15.7。

技术领域

本发明属于压铸模具钢锻造领域，具体涉及一种特级优质压铸模具钢锻造模块制造工艺。

背景技术

模具钢是特殊的合金钢，常用模具钢一般按照用途和工作条件分为三大类，即冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，热作模具钢主要用于制造对高温状态的金属进行热成形的模具，如压铸模具、热挤压模具等。压铸模具作为一种金属零件接近最后形状尺寸的精密成形模具，在高速发展的汽车、机械、电子等重要产业中占有举足轻重的地位，需求量与日俱增，我国每年需要压铸模具数十万吨，价值数十亿元。汽车轻量化就要大量采用铝合金、镁合金压铸件，中国汽车业使用压铸件约占65％的市场份额，在发达国家高到80％以上。压铸模具常因热疲劳和整体断裂而失效，如何提高压铸模具的使用寿命，历来是业界所关注的问题。我国在八十年代初引进由美国开发的国外通用热作模具钢H13(我国钢号为4Cr5MoSiV1)，该钢以其高的淬透性、淬硬性、强韧性和热疲劳抗力在国内外得到广泛的应用，用于制作压铸模具、热挤压模具等，是当前世界范围内使用最广泛的热作模具钢。

国际上公认的NADCA#207-2003(北美压铸模协会)标准对H13钢的组织和横向冲击性能提出明确的高要求，分为优质级和特级H13钢，特级H13钢是国际公认最高标准品质的H13热作模具钢。NADCA#207-2003(北美压铸模协会)标准中特级H13钢具体技术指标：非金属夹杂物，A类硫化物型和C类硅酸盐型不大于0.5级，B类氧化铝型和D类球状氧化物型不大于1.0级；横截面心部带状偏析组织按NADCA#207-2003标准评级，符合可接受标准要求合格级别；横截面心部退火显微组织按NADCA#207-2003标准评级，符合可接受标准要求合格级别AS1-AS9级；横截面心部冲击韧性按照NADCA#207-2003标准取样，10mm×10mm开V口试样冲击韧性值(J)：平均冲击功不小于13.56J,单个最小不小于10.85J。

目前国内市场上的特级优质H13钢锻制模块，最大尺寸规格一般为厚度不大于250mm，该钢市场价格较高，一般为42000元/吨以上。制造厚度大于250mm特级优质压铸模具钢锻造模块，需采用特殊的工艺控制技术，以降低生产成本、改善厚度大于250mm特级优质压铸模具钢锻造模块非金属夹杂物、横截面心部带状偏析组织、横截面心部退火显微组织和横截面心部冲击韧性。

发明内容

本发明公开一种特级优质压铸模具钢锻造模块制造工艺，目的在于制造NADCA#207-2003(北美压铸模协会)标准中特级H13钢，非金属夹杂物、横截面心部带状偏析组织、横截面心部退火显微组织和横截面心部冲击韧性达标。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

⑴钢的化学成分(％)控制：碳：0.37～0.42、锰：0.30～0.50、硅：0.90～1.20、硫不大于0.001、磷不大于0.008、铬：5.00～5.50、钼：1.20～1.50、钒：0.90～1.20、氧含量不大于0.0012、氮含量不大于0.0120,其余为铁。

⑵钢采用EAF+LF+VD+ESR方法冶炼，精炼电极棒φ600mm,电渣重熔钢锭:φ750mm。

①采用EAF+LF+VD工艺生产φ600mm电极棒时，LF炉精炼用白渣法，在LF炉加入碳化硅粉，脱气和控制软吹，达到钢水氧含量不大于0.0012％。