[发明专利]高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备方法

摘要

本发明涉及一种高韧性、高等向性ZW868热作模具钢的制备工艺，制备工艺包括电炉冶炼，LF+VD精炼，浇铸，退火，电渣重熔，锻造，超细化处理，球化退火等步骤，模具钢按质量百分比含量计为：C为0.35‑0.40％，Si≤0.25％，Mn为0.30‑0.50％，Cr为5.00‑5.30％，Mo为2.20‑2.40％，V为0.50‑0.65％，P≤0.010％，S≤0.001％，Ni≤0.20％，Cu≤0.10％，Nb为0.005‑0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。通过对制备工艺的改进结合组分含量的改变，使得钢的纯净度、韧性和等向性能达到显著提高。

主权项

1.一种高韧性、高等向性热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)电炉冶炼，按照热作模具钢的组分含量进行生铁和合金料的配料，在电炉中熔化冶炼，温度为1630～1650℃时氧化扒渣，扒渣后加入硅铁合金、石灰、萤石，出钢温度为1650～1660℃，出钢过程中加铝进行脱氧；(2)LF炉精炼，入LF炉后接通氩气，然后送电升温，加入石灰和萤石调整炉渣流动性，采用SiC粉和铝粒扩散脱氧，加热保温时间为10～20min，渣白后取样分析，白渣保持时间为30～50min，取样分析完毕后根据分析结果进行成分微调，LF炉出钢温度为1680～1690℃；(3)VD精炼，极限真空度＜67Pa，保持该极限真空度18～35min，破真空后取样分析，成分合格后软吹入氩气至吊包，软吹氩气的时间为18～39min，吊包温度为1550～1568℃；(4)浇铸电极坯，预热锭模为80～200℃，然后对锭模充入氩气，每个锭盘充氩气时间为3～5min，然后撤出氩气管，用盖子将锭模盖好后进行浇铸，浇铸全过程采用加挂石棉布的氩气保护浇铸件进行保护，氩气保护流量为15～26m3/h，浇铸时间为4～8min，电极坯直径为560～610mm，3～5h后脱模；(5)退火，退火温度710～760℃，保温时间1～1.5min/mm，炉冷至300～350℃出炉；(6)电渣重熔，采用步骤(4)得到的电极坯，表面清理磨光，采用氟化钙和氧化铝二元渣系进行冶炼，电渣冶炼稳态阶段的起点熔速值为7～10kg/min，终点熔速值为5.0～8.0kg/min，得到电渣锭，然后停电炉冷80～100min后送锻造工序；(7)锻造，将步骤(6)得到的电渣锭加热至1240～1260℃，保温15～25h进行扩散均质化，然后经墩粗拔长锻造开坯，然后再次加热至1240～1260℃，保温15～25h进行扩散均质化，然后再进行X、Y和Z三个方向(即长宽高三个方向)的墩粗后再次拔长至成品尺寸；(8)超细化处理，将步骤(7)得到的工件置入加热炉中随炉升温至1010～1040℃，保温5～10h后，采用空‑水‑空‑水的间隙冷却方式进行冷却，具体为：出炉空冷至表面840～860℃时，快速放入25～30℃的水中进行冷却，水冷至中心温度860℃～890℃后，空冷2～5min，然后再入水冷却至中心温度700℃～730℃后，空冷2～5min，再进入水中冷却至心部温度540℃～560℃，再将工件在空气中冷却0.5h～2h，使得工件表面最高返温温度为300～330℃，待表面温度为250℃‑300℃后入炉进行球化退火；(9)球化退火，将步骤(8)得到的工件置入退火炉中，加热至830～860℃，保温25～45h，进行球化退火。