CN115852119A - 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 - Google Patents
一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115852119A CN115852119A CN202211664919.1A CN202211664919A CN115852119A CN 115852119 A CN115852119 A CN 115852119A CN 202211664919 A CN202211664919 A CN 202211664919A CN 115852119 A CN115852119 A CN 115852119A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- upsetting
- forging
- temperature
- production method
- hours
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
本发明提供了一种H13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法，与现有技术相比，本发明在铸锭均质阶段，通过缓慢升温预热/加热，保证铸锭内外均匀受热，防止加热过程中因升温速率过快产生热应力造成的内部质量缺陷。采用1250‑1280℃长时间高温均质化加热工艺确保元素得到有效充分的扩散，使元素扩散更加均匀，消除铸锭带来的元素偏析缺陷。高温均质化后迅速降温至1240±20℃保温，防止因长时间高温加热对钢坯造成的过烧缺陷产生。通过以上方法达到消除液析碳化物的效果。本发明通过三墩三拔，三向锻造，控制每次的工艺参数，保证锻造过程中铸锭心部组织充分破碎，彻底消除组织偏析，减小横纵向力学性能差值，提高模具使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于模具钢生产领域，具体涉及一种H13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法。
背景技术
热作模具钢在模具钢种中属于工作条件最苛刻，受力条件最复杂，材料性能要求最高的一种模具材料。为满足不同应用场景的材料性能需求，世界各国研发了几十种热作模具钢，其中，H13热作模具钢是常用的热作模具钢，碳含量约为0.4％，合金元素含量约为8％，属于过共析钢，在我国牌号为4Cr5MoSiV1，被广泛用于制作铝合金的挤压与热模锻模具。
与国外优秀的H13热作模具钢相比，国产热作模具钢仍存在较大的差距：1、钢中液析碳化物无法消除，元素扩散不均匀，横向与纵向力学性能差异较大，导致材料在服役过程中提前失效；2、缺乏合理的锻造生产工艺指导，锻造过程中材料变形不均匀，导致材料内部的微观组织差异较大；3、粒状碳化物分布不均匀，导致退火态硬度偏高，影响调质处理过程。
H13热作模具钢的生产工艺复杂，不同的处理工艺会对材料的最终性能产生影响。
2017年6月9日公开的公开号为CN 106811580 A的专利，公开了一种H13热作模具钢的球化退火工艺，其公开的方法为：锻后H13钢坯料冷却至400～500℃，装入炉中，以25～80℃/h的升温速度升温至720～750℃预热保温，保温时间1-2h，再以25～80℃/h的升温速度升温至980-1050℃，炉料透保后再保温3-5h，随后炉冷至≤550℃空冷出炉；热装炉，以25～80℃/h的升温速度升温至900-950℃，炉料透保后保温0.5-1h，空冷出炉，完成预处理过程；300-400℃装炉，以25～80℃/h的升温速度升温至880℃±10℃，保温4-6h,以15-20℃/h的冷却速度冷至760℃±10℃，保温8-12h后，以15-20℃/h的冷却速度冷至≤500℃空冷出炉。但是，其不能解决横向与纵向力学性能差异较大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种H13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法，通过高温均质化及三向锻造彻底消除了铸锭液析碳化物及由于枝晶偏析造成的带状组织，材料内部的微观组织均匀，粒状碳化物分布均匀；使得横纵向冲击功性能差值在5％以内，极大的提高产品使用寿命，对提升H13热作模具钢产品品质具有重要的理论与实践意义。
本发明具体技术方案如下：
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
1)铸锭高温均质；
2)铸锭进行三向锻造；
3)进行成品锻造；
4)退火。
步骤1)中，铸锭高温均质具体为：对铸锭进行600±20℃预加热2±0.5小时，然后升温至850±20℃保温3±0.5小时，再升温至1250-1280℃保温25±0.5小时进行高温均质化扩散，最后以100±20℃/h降温至1240±20℃保温4±0.5小时。
步骤1)中，以60-100℃/h的升温速率从600±20℃升温至850±20℃；
步骤1)中，以100-120℃/h的升温速率从850±20℃升温至1250-1280℃；
进一步的，步骤1)处理后，铸锭进行冒口缺陷切除，1240±20℃回炉保温2-3小时；再进行步骤2)；
步骤2)包括以下步骤：
2-1)进行纵向墩粗，墩粗完进行纵向拔长，回炉保温；
2-2)进行纵向墩粗，墩粗完进行横向拔长，回炉保温；
2-3)进行横向墩粗，墩粗完进行纵向拔长，回炉保温；
步骤2-1)具体为：进行纵向墩粗，墩粗比为1.5-1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温4±0.5小时；
步骤2-2)具体为：进行纵向墩粗，墩粗比为1.5-1.8，墩粗完进行横向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温4±0.5小时；
步骤2-3)具体为：进行横向墩粗，墩粗比为1.5-2，墩粗完进行纵向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温2-3小时；
步骤2)完成之后，三墩三拔三向锻造结束。
步骤2)锻造过程中，控制开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃。
步骤2)拔长过程中，每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm，使铸锭心部组织充分破碎。
步骤3)成品锻造具体为：锻造过程，开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃。
步骤4)中所述退火，进行球化退火至材料硬度≤220HB；按照本领域常规球化退火即可；具体为：模具钢置于550℃退火炉，4h升温到650℃保温3h，再2h升温到880℃保温5h；1h降温到750℃保温8h；1h降温到650℃保温1h，最后随炉冷却至450℃出炉空冷。
以上方法生产的H13铸锭锻造热作模具钢的横纵向冲击功性能差值在5％以内。
本发明提供的一种H13铸锭锻造热作模具钢，采用上述方法制备得到；所述H13铸锭锻造热作模具钢为成分满足标准的H13热作模具钢即可。
本发明中提到的横向及纵向是以原始铸锭的横纵向为基准。
与现有技术相比，本发明在铸锭均质阶段，通过缓慢升温预热/加热，保证铸锭内外均匀受热，防止加热过程中因升温速率过快产生热应力造成的内部质量缺陷。采用1250-1280℃长时间高温均质化加热工艺确保元素得到有效充分的扩散，使元素扩散更加均匀，消除铸锭带来的元素偏析缺陷。高温均质化后迅速降温至1240±20℃保温，防止因长时间高温加热对钢坯造成的过烧缺陷产生。通过以上方法达到消除液析碳化物的效果。本发明通过三墩三拔，三向锻造，控制每次的工艺参数，保证锻造过程中铸锭心部组织充分破碎，彻底消除组织偏析，材料内部的微观组织均匀，粒状碳化物分布均匀；使得横纵向冲击功性能差值在5％以内，减小横纵向力学性能差值，提高模具使用寿命。
附图说明
图1为本发明三向锻造示意图；
图2为实施例1组织图，组织均匀，未见偏析现象；
图3为对比例1组织图，存在魏氏体组织，成分偏析严重；
图4为对比例2组织图，存在成分偏析；
图5为对比例3组织图，存在大量魏氏体组织，成分偏析严重；
图6为对比例4组织图，成分偏析；
图7为本发明退火工艺曲线。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
热作模具钢材质为H13，产品规格为直径φ200mm×12m；所用坯料为模铸锭，规格为5.2T；坯料进行表面检查、对表面缺陷进行修磨处理，再进行以下步骤：
1)铸锭高温均质：600℃预热保温2小时，然后以60℃/h升温速率加热到850℃保温3小时，再以100℃/h快速升温至1280℃高温扩散25小时，以100℃/h速率降温至1240℃保温4小时；再进行冒口缺陷切除，1240℃回炉保温2小时；
2)铸锭进行三向锻造：先进行纵向墩粗，墩粗比为1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比2，拔长完毕，1240℃回炉保温4小时；再进行纵向墩粗，墩粗比为1.8，墩粗完进行横向拔长，拔长比2，拔长完毕，1240℃回炉保温4小时；最后进行横向墩粗，墩粗比为1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比2，拔长完毕，1240℃回炉保温2小时；至此，三墩三拔三向锻造结束；整个锻造过程中，控制开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃；拔长过程中，每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm，使铸锭心部组织充分破碎。
3)进行成品锻造：开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃；每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm，使铸锭心部组织充分破碎；
4)退火：球化退火至材料硬度≤220HB；具体退火工艺为：模具钢置于550℃退火炉，4h升温到650℃保温3h，再2h升温到880℃保温5h；1h降温到750℃保温8h；1h降温到650℃保温1h，最后随炉冷却至450℃出炉空冷，退火曲线如图7所示。
实施例1的组织如图2所示，组织均匀，未见偏析现象。
对比例1
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
1)热作模具钢材质为H13，产品规格为直径φ200mm×12m；所用坯料为模铸锭，规格为5.2T；坯料进行表面检查、对表面缺陷进行修磨处理；
2)铸锭高温均质：600℃预热保温2小时，然后以60℃/h升温速率加热到850℃保温3小时，再以100℃/h快速升温至1280℃高温扩散25小时，以最快速度降温至1240℃保温4小时，进行直接锻造成型，按照实施例1进行球化退火。
对比例1的组织如图3所示，其按照本发明进行长时间高温扩散，但未进行三墩三拔，其组织存在魏氏体组织，成分偏析严重。
对比例2
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
热作模具钢材质为H13，产品规格为直径φ200mm×12m；所用坯料为模铸锭，规格为5.2T；坯料进行表面检查、对表面缺陷进行修磨处理，再进行以下步骤：
1)铸锭高温均质：600℃预热保温2小时，然后以60℃/h升温速率加热到850℃保温3小时，再以100℃/h快速升温至1280℃高温扩散25小时，以最快速度降温至1240℃保温4小时，再进行冒口缺陷切除，1240℃回炉保温2小时；
2)铸锭进行三墩三拔锻造：首先进行纵向墩粗，墩粗比为1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比2，拔长完毕，1240℃回炉保温4小时；重复以上步骤两次，至此，三墩三拔锻造结束。
3)进行成品锻造：整个锻造过程，开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃；每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm，使铸锭心部组织充分破碎；
4)退火：球化退火至材料硬度≤220HB，退火工艺按照实施例1进行。
对比例2的组织如图4所示，其按照本发明进行长时间高温扩散，三墩三拔，但并未三向锻造，存在成分偏析。
对比例3
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
1)热作模具钢材质为H13，产品规格为直径φ200mm×12m；所用坯料为模铸锭，规格为5.2T；坯料进行表面检查、对表面缺陷进行修磨处理；
2)铸锭高温均质：600℃预热保温2小时，然后以60℃/h升温速率加热到850℃保温3小时，再以100℃/h快速升温至1280℃高温扩散12小时，以最快速度降温至1240℃保温4小时，进行直接锻造成型，最后进行成品退火，退火工艺按照实施例1进行。
对比例3的组织如图5所示，其未按照本发明进行长时间高温扩散，且未三墩三拔，组织存在大量魏氏体组织，成分偏析严重。
对比例4
一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，包括以下步骤：
热作模具钢材质为H13，产品规格为直径φ200mm×12m；所用坯料为模铸锭，规格为5.2T；坯料进行表面检查、对表面缺陷进行修磨处理，再进行以下步骤：
1)铸锭高温均质：600℃预热保温2小时，然后以60℃/h升温速率加热到850℃保温3小时，再以100℃/h快速升温至1280℃高温扩散12小时，以最快速度降温至1240℃保温4小时，再进行冒口缺陷切除，1240℃回炉保温2小时；
2)铸锭进行三墩三拔锻造：首先进行纵向墩粗，墩粗比为1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比2，拔长完毕，1240℃回炉保温4小时；重复以上步骤两次，至此，三墩三拔锻造结束。
3)进行成品锻造：整个锻造过程，开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃；每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm，使铸锭心部组织充分破碎；
4)退火：球化退火至材料硬度≤220HB，退火工艺按照实施例1进行。
对比例4的组织如图6所示，其未按照本发明进行长时间高温扩散，进行三墩三拔，并未三向锻造，成分偏析。
各实施例和对比例的性能如表1所示。
表1各实施例和对比例的性能
以上实施例是本发明专利的较佳实例，并非对本发明专利作任何形式上的限制，凡是依据本发明专利的技术实质对以上实例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明专利技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种H13铸锭锻造热作模具钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
1)铸锭高温均质：对铸锭进行600±20℃预加热2±0.5小时，然后升温至850±20℃保温3±0.5小时，再升温至1250-1280℃保温25±0.5小时进行高温均质化扩散，最后以100±20℃/h降温至1240±20℃保温4±0.5小时；
2)铸锭进行三向锻造；
3)进行成品锻造；
4)退火。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤1)中，以60-100℃/h的升温速率从600±20℃升温至850±20℃；以100-120℃/h的升温速率从850±20℃升温至1250-1280℃。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，步骤1)处理后，铸锭进行冒口缺陷切除，1240±20℃回炉保温2-3小时。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤2)包括以下步骤：
2-1)进行纵向墩粗，墩粗完进行纵向拔长，回炉保温；
2-2)进行纵向墩粗，墩粗完进行横向拔长，回炉保温；
2-3)进行横向墩粗，墩粗完进行纵向拔长，回炉保温。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，步骤2-1)具体为：进行纵向墩粗，墩粗比为1.5-1.8，墩粗完进行纵向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温4±0.5小时。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，步骤2-2)具体为：进行纵向墩粗，墩粗比为1.5-1.8，墩粗完进行横向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温4±0.5小时。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，步骤2-3)具体为：进行横向墩粗，墩粗比为1.5-2，墩粗完进行纵向拔长，拔长比1.8-2，拔长完毕，1240±20℃回炉保温2-3小时。
8.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，步骤2)拔长过程中，每火次首道次压下量控制在20-30mm，中间道次保证重压下，压下量120-150mm。
9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，锻造过程，开锻温度在980℃以上，终锻温度大于850℃。
10.一种权利要求1-9任一项所述生产方法生产的H13铸锭锻造热作模具钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211664919.1A CN115852119A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211664919.1A CN115852119A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115852119A true CN115852119A (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=85654306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211664919.1A Pending CN115852119A (zh) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115852119A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116377186A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-07-04 | 浙江天基重工机械有限公司 | 一种塑料模具钢的制备方法 |
| CN116516119A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-01 | 扬州诚德重工有限公司 | 热作模具钢快速生产大型厚板工艺 |
-
2022
- 2022-12-23 CN CN202211664919.1A patent/CN115852119A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116377186A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-07-04 | 浙江天基重工机械有限公司 | 一种塑料模具钢的制备方法 |
| CN116377186B (zh) * | 2023-04-19 | 2023-11-07 | 浙江天基重工机械有限公司 | 一种塑料模具钢的制备方法 |
| CN116516119A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-01 | 扬州诚德重工有限公司 | 热作模具钢快速生产大型厚板工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110449541B (zh) | 一种gh4169高温合金自由锻棒坯及其制备方法 | |
| CN115852119A (zh) | 一种h13铸锭锻造热作模具钢及其生产方法 | |
| CN112338119B (zh) | 一种近α型高温钛合金大规格棒材锻造方法 | |
| CN110468361B (zh) | 一种变形高温合金细晶棒材的制备方法 | |
| CN111496161A (zh) | 一种高温合金棒材的制备方法 | |
| CN111097808A (zh) | 一种gh4169合金棒料的制备方法 | |
| CN113102546B (zh) | Gh4202镍基高温合金管材及其制备方法 | |
| CN112589022A (zh) | 一种优质难变形高温合金低偏析细晶棒材制造方法 | |
| CN111069495B (zh) | 特大截面合金钢锻件的制造工艺 | |
| CN116804261B (zh) | 一种gh738合金棒材及其制备方法 | |
| CN114393056A (zh) | 一种航空用高温合金板材组织及板形控制方法 | |
| WO2022174530A1 (zh) | 易切削非调质钢及其制备方法 | |
| CN110819781B (zh) | 一种高速钢线材循环形变热处理方法 | |
| EP0909339B1 (en) | Method for processing billets from multiphase alloys | |
| CN112226593A (zh) | 一种提高热作模具钢韧性及等向性的预备生产工艺 | |
| CN109628833B (zh) | 一种Cr-Mo-Si-V系冷作模具钢及其制备方法 | |
| CN114657415B (zh) | 一种750℃级高温钛合金棒材及其锻造方法 | |
| CN115537633B (zh) | 一种热作模具钢及其生产方法 | |
| CN111604448B (zh) | 一种高温合金gh4099锻造方法 | |
| JP2004269981A (ja) | 棒鋼の製造方法 | |
| CN115896594B (zh) | 一种铝挤压用高强韧性h13模具钢及其制备方法 | |
| CN114472770B (zh) | 一种gh141合金大圆棒材锻造工艺 | |
| CN114799002B (zh) | 一种超大规格高温合金饼坯的锻造方法 | |
| CN114645216B (zh) | 模具钢及其制备方法 | |
| CN114934162A (zh) | 一种高合金马氏体不锈钢的热变形方法及不锈钢 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |