CN104818424B - 高品质h13稀土模具钢及其生产方法 - Google Patents
高品质h13稀土模具钢及其生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法,属模具钢制造技术领域。本发明的高品质H13稀土模具钢,钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0;直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件,心部三维方向取样淬回火至HRC44‑46,三维方向每个方向按北美NADCA207‑2011无缺口冲击功≥300J,等向比≥86%。其工艺为钢液经稀土Ce、La处理‑‑水冷模铸‑‑重型挤压成形‑‑退火。本发明的模具钢最大优点是:高纯净度、高力学性能、高等向性,省掉传统的电渣重熔,有效降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种高品质H13稀土模具钢及其生产方法,属模具钢制造技术领域。
背景技术
模具钢是制造模具的必备材料。由于热作模具与热的金属接触,因此要求它具有高温强度、耐磨性和韧性,抗热疲劳及耐氧化性能,同时亦需要高的淬透性和较小的变形。为了满足模具的上述要求,对钢材性能就有特殊要求:钢材成份均匀、组织均匀、硬度均匀;钢质纯净、要求钢中有害元素及非金属夹杂物含量低;钢致密,无气孔、疏松、偏析小等:钢材各向异性小。近二十年来,国家出台了一系列产业政策中,十分重视模具和模具钢的发展。目前我国模具制造业年产值每年以百分之10%-15%的速度增长,但我国模具钢有些高端产品仍满足不了模具制造业发展的需要,尤其是高品质、大型的长寿命模具用钢,每年需花几十亿人民币进口10万吨模具钢。高品质模具钢市场一直为瑞典一胜百、日本大同、日本日立、奥地利百禄、德国撒斯特以及美国芬可乐等占有。
H13钢 (相当于我国4Cr5MoSiV1)具有良好的综合性能,被广泛应用于锻造压力机模具和铝合金压铸模。但H13钢有较大的尺寸效应,国外采用炉外精练(高品质H13钢采用电渣重熔)、高温扩散退火、等向锻造等工艺,以减小Cr和Mo的成分偏析、提高钢质纯净度、致密金属组织,改善等向性。但对于大规格模具钢,不仅需大型电渣重熔设备,增加生产成本、延长生产周期,而且大规格模具钢的等向锻造工艺不易实现。
发明内容
本发明的目的克服了现有技术的不足开发出一种大规格高品质H13稀土模具钢及生产方法。
本发明技术解决方案
高品质H13稀土模具钢,钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0;直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件,心部三维方向取样淬回火至HRC44-46,三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J,等向比≥86%。
高品质H13稀土模具钢的生产方法,其特征在于,采用电炉冶炼钢液经稀土Ce、La处理--水冷模铸--重型挤压成形--精细球化退火”方法,不用电渣重熔工艺,降低生产成本。
所述钢液经稀土Ce、La处理,钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时,加入0.02%的稀土Ce、La铁合金,进行稀土处理。
所述水冷模铸:钢液过热度35-40℃、浇铸速度14-16kg/s、冷却水冷量380m3/h,钢锭凝固组织为细柱状晶和等轴晶。
所述重型挤压成形,在挤压加热温度1270℃、挤压速度30mm/s、挤压比≥5。
所述精细球化退火:球化退火过程中,于1050℃和980℃,两次出炉浸水处理到300-350℃。
本发明生产出的大规格模具钢最大优点是:高纯净度、高力学性能、高等向性,省掉传统的电渣重熔,有效降低生产成本。
附图说明
图1为本发明高品质H13稀土模具钢退火组织图。
具体实施方式
本实施例中,高品质H13稀土模具钢φ450х5500mm棒材。
其工艺过程和步骤如下:
(1)电炉冶炼及LF炉精炼:按照北美NADCA207-2011高级H13钢的成分及重量百分比为:C 0.37~0.42%,Si 0.80~1.20%,Mn 0.20~0.50%,Cr 5.00~5.50%,Mo 1.20~1.75%,V 0.80~1.20%,P≤0.025%,S≤0.005%,Fe余量进行配料、电炉熔炼,控制出钢P≤0.010%,然后进行LF炉合金化及脱S,使S≤0.003%;
(2)VD炉真空除气及喂稀土线:钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时,加入0.02%的稀土Ce、La铁合金,进行稀土处理;
(3)水冷模铸钢锭:1100锭型,浇铸温度1540℃,浇铸速度15Kg/s ,水冷量380m3/h,细化结晶组织,消除液析和带状偏析;
(4)挤压成形:挤压加热温度1270℃,挤压速度30mm/s,挤压比6.0;
(5)退火:挤后对坯料迅速水冷至300~350℃后进行球化退火。球化退火过程中,于1050℃和980℃,两次出炉浸水处理到300-350℃,抑制碳化物成网状析出,球化退火硬度≤223HBW;
(6)检测:从退火材料上切取试样,经1010±10℃,保温30min,油冷至室温,经不低于593℃两次回火,晶粒度≥7级,硬度HRC44-46,三维方向每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J,等向比≥86%。
Claims (1)
1.高品质H13稀土模具钢,其特征在于,钢中各类夹杂物级别A≤0.5、B≤1.0、C≤0.5、D≤0.5、DS≤0;直径≤1250mm、厚度≤350mm的饼形试件,心部三维方向取样淬回火至HRC44-46,三维方向的每个方向按北美NADCA207-2011无缺口冲击功≥300J,等向比≥86%;
制备方法如下:电炉冶炼钢液经稀土Ce、La处理--水冷模铸--重型挤压成形--精细球化退火;
钢液经稀土Ce、La处理:钢中自由氧≤5ppm、渣中[FeO]≤0.5%时,加入0.02%的稀土Ce、La铁合金,进行稀土处理;
水冷模铸:钢液过热度35-40℃、浇铸速度14-16kg/s、冷却水冷量380m3/h,钢锭凝固组织为细柱状晶和等轴晶;
重型挤压成形:挤压加热温度1270℃、挤压速度30mm/s、挤压比≥5;
精细球化退火:球化退火过程中,温度1050℃和980℃,两次出炉浸水处理到300-350℃。
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