[发明专利]一种复相H13热作模具钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复相H13热作模具钢及其制备方法，所述制备方法包括，按H13热作模具钢组分配料后冶炼获得电极锭；将电极锭进行电渣重熔获得电渣锭；将电渣锭进行均质化、锻造变形并退火后获得锻坯；将锻坯分别进行高温淬火、马氏体预处理、等温处理和高温回火后获得复相H13热作模具钢。本发明方法中热处理过程包括进行高温淬火、马氏体预处理、等温处理和高温回火，整体的工序简单，使用本发明方法制得的复相H13热作模具钢中残留奥氏体以薄膜状存在于贝氏体铁素体板条间和板条内部，碳化物呈纳米相析出，能提高钢的硬度和强度的同时又不损失韧性。本发明制得的复相H13热作模具钢硬度和强度能与现有工艺生产钢持平，韧性提升50％以上。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种复相H13热作模具钢及其制备方法。

背景技术

H13钢因其具备良好的热强性和红硬性，是热作模具钢领域最常用的钢种之一。但H13钢的硬度和强度与韧性匹配差导致其使用寿命偏低，这限制了其应用。

目前研究学者们通过各种手段提高H13钢的综合力学性能，以此来提高模具使用寿命。如通过真空精炼、真空自耗、电渣重熔等提高钢的纯净度，降低气体含量从而提高力学性能，但此种办法受制于生产设备和冶炼工艺，且费用高昂，可行性较低。一些方法在保持传统H13钢冶炼工艺及化学成分不变的前提下，通过调整热处理工艺的方法来提高钢的综合力学性能，例如，专利CN109706297A公开了一种提高H13钢综合力学性能的热处理工艺，采用反复球化退火、正火、等温淬火和回火等方法来提高钢的综合力学性能。也有一些技术根据调整H13钢原料成分提高H13钢的抗疲劳性能，例如，CN111549284A公开了一种H13基体钢及其制备方法，通过调整Cr、Mo、Si的含量，增加N、Al含量使H13基体钢的回火稳定性、热稳定性得到显著提高。

然而，现有的技术往往在改变成分或工艺的情况下都很难达到组织与性能的统一调控，制备硬度和强度高与韧性良好的H13钢。

发明内容

为了解决现有H13钢强韧性匹配差，导致模具早期失效，使用寿命低的问题，本发明提供了一种复相H13热作模具钢制备方法，所述制备方法包括，

按H13热作模具钢组分配料后冶炼获得电极锭；

将电极锭进行电渣重熔获得电渣锭；

将电渣锭进行均质化、锻造变形并退火后获得锻坯；

将锻坯分别进行高温淬火、马氏体预处理、等温处理和高温回火后获得复相H13热作模具钢。

进一步地，所述电渣锭的成分以质量百分比计，如下所示，

C：0.35-0.45％；Si：1.65-2.00％；Mn：0.20-0.50％；Cr：4.80-5.50％；V：0.80-1.20％；Mo：1.10-1.50％；余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述均质化的条件包括，在温度1260～1280℃保温15～20h。

进一步地，所述锻造变形的条件包括，变形方式为两墩两拔，终锻温度≥890℃。

进一步地，所述退火的条件包括，

在温度780～810℃保温15～20h，随后空冷至室温。

进一步地，所述高温淬火的条件包括，

在温度1020～1050℃保温1～2h。

进一步地，所述马氏体预处理的条件包括，在温度180～230℃保温0.5～1h。

进一步地，所述等温处理的条件包括，在温度280～320℃保温3～5h。