[发明专利]一种细化H13中空铸件液析碳化物的方法

说明书

本发明涉及模具钢制备技术领域，提供了一种细化H13中空铸件液析碳化物的方法，包括将原材料进行真空感应熔炼，得到感应熔炼铸锭；感应熔炼铸锭经表面处理后作为母材，在中频感应炉内冶炼，冶炼过程中钢液上部覆盖一层冶炼渣；中频感应炉冶炼结束后，将钢液和渣液倒入带有浇铸模具的立式离心机内，室温下立式离心机在不同转速下旋转产生复合离心场，降低铸锭枝晶间元素偏析程度，增加铸锭中液析碳化物生成固相率，从而达到细化H13中空铸件中液析碳化物尺寸的效果。

技术领域

本发明涉及模具钢制备技术领域，特别涉及一种细化H13中空铸件液析碳化物的方法。

背景技术

H13钢因其具有高淬透性、高红硬性及高抗热疲劳抗力而广泛应用于热锻模、热挤压模、有色金属压铸模等高耐磨零件制造领域。由于H13钢中碳元素及合金元素的含量较高，在凝固过程中极易形成大尺寸的液析碳化物。大尺寸液析碳化物的存在严重影响着钢材的使用性能，一方面，液析碳化物的形成会消耗钢基体中的合金元素，使得合金元素对钢材的强化作用减弱，造成钢基体强度下降；另一方面，大尺寸液析碳化物会破坏钢材的凝固组织，从而降低钢材的冲击性能。因此，在凝固过程中，控制液析碳化物的形成，使其细小弥散化是十分必要的。

目前，国内外通常采用电炉炼钢+连铸+电渣重熔+锻造+热处理等工艺来生产H13钢。然而，采用常规锻造加热及锻后退火工艺，即使是电渣钢，其组织也难以满足H13钢的标准要求。在热处理过程中通过增加高温扩散环节，以此来细化H13锻件的低倍组织，消除网状碳化物，这一技术已有报道及应用。国家发明专利(申请号：CN104726659A)公开了一种改善H13锻件低倍粗晶及显微组织的热处理工艺，通过采用高温扩散+正火+等温球化退火方式以细化粗晶，消除网状碳化物。以上研究均为通过改善锻造及热处理工艺来细化或消除H13钢中的碳化物，而在凝固过程中，H13铸锭中会产生尺寸大于20μm的棒状、块状液析碳化物。然而，在H13钢凝固过程中细化碳化物的研究尚未见报道。

综上，如何在凝固过程中细化铸锭中大尺寸液析碳化物是生产高性能H13模具钢亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种细化H13中空铸件液析碳化物的方法，可以有效减轻H13铸件中枝晶间元素偏析，细化H13铸件中的液析碳化物。

本发明采用如下技术方案：

一种细化H13中空铸件液析碳化物的方法，包括：

S1、准备用于熔炼制备H13铸锭的原材料；

S2、将所述原材料在真空感应炉中熔炼，得到H13铸坯；

S3、将所述铸坯在中频感应炉内进行冶炼，出钢温度控制在1660～1680℃之间；

S4、将冶炼钢液和冶炼渣倒入离心机浇铸模具内进行复合离心场液渣浇铸，得到细化液析碳化物的H13中空铸件。

本发明尤其适用于规格为50～100kg，外径为400～500mm，内径为300～400mm的H13中空铸件。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S4中，所述复合离心场液渣浇铸具体为：

S4.1准备阶段：浇铸模具固定于离心机上，在中频感应炉出钢之前启动离心机，设定离心机转速，冷却浇铸模具；

S4.2浇铸阶段：熔渣和钢液的混合物进入浇铸模具，在复合离心力作用下，钢液的离心速度大于熔渣的离心速度，熔渣向浇铸模具中心聚集，形成中间温度高，边缘温度低的温度场；所述复合离心力具体为：启动速度1000-1050r·min^-1，时间1～2min；转速1100～1150r·min^-1，时间6～8min；转速1200～1300r·min^-1，时间3～5min；