[发明专利]一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法，所述模具钢材料含有下述重量百分比含量的成分：C：0.38～0.45%，Si：0.70～1.0%，Mn：0.30～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.10～5.50%，Ni：0.80～1.20%，Mo：1.40～1.75%，V：0.40～0.75%，[N]≤80ppm，[H]≤4ppm，[O]≤20ppm，余量为Fe；制备时，采用EBT冶炼—LF精炼—VD真空脱气—ESR电渣重溶冶炼工艺—钢锭退火工艺制造，得到本发明的硬化性及韧性优良的模具钢材料，本发明钢材具有245～205HB的硬度，且高温韧性优于国内同类产品。

技术领域

本发明涉及工模具钢材料技术领域，特别是一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法。

背景技术

H13属于热作模具钢，是在碳工钢的基础上加入合金元素而形成的钢种，牌号4Cr5MoSiV1。在中温(600°)下的综合性能好，淬透性高(在空气中即能淬硬)，热处理变形率较低，其性能及使用寿命高于3Cr2W8V。可用于模锻锤锻模、铝合金压铸模、热挤压模具、高速精锻模具及锻造压力机模具等。

但是在某些应用场景下，要求钢材具有更好的硬化性和韧性，这就需要针对模具钢作出相应的调整，以适应工况需求。因此，研发一种硬化性及韧性优良模具钢材料及其制备方法，解决上述问题，成为目前行业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对目前某些应用场景下要求钢球具有更好的硬化性和韧性，而现有钢材性能还达不到上述要求的问题，提供一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法。

本发明的一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法，所述模具钢材料含有下述重量百分比的成分：C：0.38～0.45%，Si：0.70～1.0%，Mn：0.30～0.60%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.10～5.50%，Ni：0.80～1.20%，Mo：1.40～1.75%，V：0.40～0.75%，[N]≤80ppm，[H]≤4ppm，[O]≤20ppm，余量为Fe；

所述模具钢材料的制备方法包括下述步骤：

（1）配料：采用40%的新铁料，20%的返回铁屑料，40%的返回铁块料，返回料中不得有油污、杂质、锈迹，合金烘烤备用；

（2）EBT冶炼：将配好的铁料加入电弧炉进行冶炼，加入造渣剂脱碳至脱碳量≥0.30%；取样分析，化学成分调整至接近控制成分下限，出钢，控制出钢温度为1640～1670℃；

（3）LF精炼：设置精炼温度为1580～1630℃，造渣剂以活性钙为主，碱度控制在2.5～3.5，渣白后保持白渣时间大于30分钟；加入合金元素进行微调；吊包转真空前10分钟，保持温度不低于1670℃；

（4）VD真空脱气：脱气时控制真空度≤67Pa，在此压力下保持时间≥8分钟，保持吹氩，脱气至[N]≤80ppm，[H]≤4ppm，[O]≤20ppm后，温度达到1560℃时吊包浇注；

（5）浇注：浇注系统清洁干燥，避免外来夹杂物和气体带入钢中；控制钢液面在模内平稳、匀速上升；保护渣用量2.5kg/t,严禁钢液面翻滚裸露；

（6）ESR电渣重溶：电渣重溶时，充填比为0.3～0.4，电极棒大头朝下，减少或消除电渣锭偏析；

（7）钢锭退火：待料温降至600～700℃，以70～90℃/h的升温速度升温至800～840℃，保温（7+Q/4）h，再以30～40℃/h的降温速度降温至350℃以下，空冷，即得。

优选地，本发明的一种硬化性及韧性优良的模具钢材料的制备方法，所述模具钢材料含有下述重量百分比的成分：C：0.41%，Si：0.85%，Mn：0.45%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Cr：5.30%，Ni：1.0%，Mo：1.55%，V：0.60%，[N]≤80ppm，[H]≤4ppm，[O]≤20ppm，余量为Fe。

本发明的耐高温人工水晶成型模具钢材料，具有如下特性：