[发明专利]一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法

摘要

一种高热强性喷射成形热作模具钢及其制备方法，属于热作模具钢技术领域。模具钢的成分为C0.3‑0.5，Cr3.0‑5.0，Mo1.5‑3.5，W0.4‑1.0，Si0.3‑0.8，Mn0.3‑0.5，V0.8‑1.5，Nb0.03‑0.10，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe。制备采用喷射成形‑热锻‑热处理工艺路线，通过控制喷射成形过程中的工艺参数和热锻温度的方式，调整淬火与回火温度来获得不同的综合力学性能，以满足不同的工况需求。本发明针对喷射成形工艺特点，同时考虑热作模具钢对高温性能的特殊需求，合理优化合金元素配伍，具有优良的高温性能，好的热稳定性与回火抗性，同时保持较高的冲击韧性，综合性能优异，大幅提高热作模具寿命。

主权项

一种高热强性喷射成形热作模具钢的制备方法，其特征在于热作模具钢的化学成分重量百分比为：C 0.39，Cr 3.0，Mo 2.4，W 0.8，Si 0.5，Mn 0.3，V 1.3，Nb 0.08，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe；或者是成分重量百分比为：C 0.37，Cr 3.0，Mo 2.4，W 0.8，Si 0.6，Mn 0.3，V 0.9，Nb 0.04，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe；或者是成分重量百分比为：C 0.42，Cr 4.0，Mo 2.4，W 0.4，Si 0.6，Mn 0.3，V 1.0，Nb 0.04，S≤0.03，P≤0.03，余量为Fe；具体工艺步骤为：(1)采用喷射成形工艺制备热作模具钢沉积坯：在真空或非真空下的感应炉中冶炼至化学成分范围符合要求，保温10min，钢液过热100‑200℃，然后浇注到温度1000℃以上的中间包；钢液由N2雾化，雾化系统采用非限制型主副两级环孔式雾化喷嘴，沉积距离400‑500mm，沉积基板为不锈钢；随着喷射沉积过程的进行，匀速下拉基板，最终可获得直径80‑180mm，高100‑200mm的柱状沉积坯；(2)锻造及退火：沉积坯锻造工艺为1100‑1150℃加热，始锻温度1120‑1150℃，终锻温度≥850℃；锻造后进行等温球化退火，具体工艺为：钢材在小于500℃入炉随炉升温，以不高于100℃/h的加热速率加热到840‑880℃，保温100min+1min/mm，然后以30℃/h的速率随炉冷到730‑770℃，保温200min+1min/mm，然后以40℃/h的速率随炉冷到500℃，最后出炉空冷；其中退火工艺中的保温时间与钢材的尺寸有关，钢材直径或厚度每增加1mm，保温时间增加1min；淬火与回火：奥氏体化温度为1040‑1130℃，保温15‑30min，油冷，随后在550‑650℃回火2次，每次1‑3h。