[发明专利]一种热作模具钢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热作模具钢材料及其制备方法，具体涉及钢材加工领域，其中所使用的原料(按重量百分比计)包括碳0.4wt％‑0.7wt％、铬1.1wt％‑3.5wt％、钒0.2wt％‑1.5wt％、钨0.3wt％‑0.8wt％、钼0.7wt％‑1.2wt％、铜0.7wt％‑2.1wt％、锰2.3wt％‑5.5wt％、镍0.7wt％‑1.1wt％、硅0.3wt％‑0.5wt％、余量为铁。本发明通过碳、铬、钒、钨、钼、铜、锰、镍、硅以及铁制备热作模具钢，然后进行均匀化处理，通过混合淬火液对模具钢锭进行多次降温淬火，使热作模具钢的硬度更高，同时在高温下其硬度下降的速率更低。

技术领域

本发明实施例涉及钢材加工领域，具体涉及一种热作模具钢材料及其制备方法。

背景技术

热作模具钢是指适宜于制作对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等，由于热作模具长时间处于高温高压条件下工作，因此，要求模具材料具有高的强度、硬度及热稳定性，特别是应有高热强性、热疲劳性、韧性和耐磨性。

但是，现有的热作模具钢材料在使用时，当其使用温度超过600℃后，其硬度会大幅降低，影响热作模具钢的使用效果。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种热作模具钢材料及其制备方法，本发明通过碳、铬、钒、钨、钼、铜、锰、镍、硅以及铁制备热作模具钢，使热作模具钢的硬度更高，同时在高温下其硬度下降的速率更低，以解决现有技术中高温下热作模具钢硬度大幅下降的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种热作模具钢材料，其中所使用的原料(按重量百分比计)包括碳0.4wt％-0.7wt％、铬1.1wt％-3.5wt％、钒0.2wt％-1.5wt％、钨0.3wt％-0.8wt％、钼0.7wt％-1.2wt％、铜0.7wt％-2.1wt％、锰2.3wt％-5.5wt％、镍0.7wt％-1.1wt％、硅0.3wt％-0.5wt％、余量为铁。

一种热作模具钢材料的制备方法，具体制备步骤为：

步骤1、初炼：按照原料配比将铁和碳放入中频感应炉中进行熔炼，获取基底钢液，然后将基底钢液转入真空精炼炉中进行真空精炼，制备精炼钢液；

步骤2、混炼：将精炼钢液转入中频感应炉中，然后按照原料配比依次向中频感应炉中加入铬、钒、钨、钼、铜、锰、镍、硅，熔炼并搅拌混合，制备混合钢液A；

步骤3、成分调整：取样混合钢液，分析混合钢液的成分比并与原料比进行对比，补充缺失，对混合钢液的成分进行调整，然后搅拌混合均匀，制备混合钢液B；

步骤4、铸造：将混合钢液B注入预热后铸造模型中，保温3h，然后在空气中冷却至常温，随后脱模，制备模具钢锭；

步骤5、均匀化：将模具钢锭加热至850-1100℃，然后并保温4-6h，对模具钢锭进行均匀化处理，使模具钢锭内部成分均匀化，然后随炉冷却至250-290℃，最后室温冷却至常温；

步骤6、配置淬火液：将水和聚丙烯酸钠以8:1的质量比混合均匀，制备淬火液A，将水和氯化钠以7:2的质量比混合均匀，制备淬火液B，然后将淬火液A和淬火液B以3:2的质量比混合均匀，制备混合淬火液；

步骤7、热处理：将模具钢锭加热至奥氏体化温度范围，然后保温5h，然后将模具钢锭置入混合淬火液中进行淬火处理。

优选的，所述步骤1中，中频感应炉中的熔炼温度设置为1200℃，所述真空精炼炉的精炼温度设置为1400℃。

优选的，所述步骤2中，首先将中频感应炉加热至1300℃，向精炼钢液中加入铬、钒、钨熔炼并搅拌混合均匀，然后升温至1450℃，并向精炼钢液中加入钼、铜并搅拌混合均匀，然后保温30min，随后降温至1380℃，并向精炼钢液中加入锰、镍、硅并搅拌均匀，然后保温1.5h，制成混合钢液A。