專利名稱：高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝，屬于合金鋼制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冷擠壓模具鋼是指適宜制作在常溫狀態(tài)對金屬進行冷擠壓加工用模具的工具鋼，是冷作模具鋼中的一種，冷擠壓模具工作環(huán)境極其惡劣，在擠壓過程中凹模經(jīng)常承受外套的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓過程中的拉伸應(yīng)力，凸模則承受巨大的壓應(yīng)力。工件在變形過程中所產(chǎn)生的熱量也部分地被模具吸收，所以冷擠壓模具鋼需要具有較高的高溫強度和熱穩(wěn)定性
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝，提高鋼的強度、耐磨性以及熱穩(wěn)定性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
高強度冷擠壓模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為c O. 2-0.6%、Si ( 0.50%、Mn ( O. 50%, Cr 11. 50-15. 0%, Mo O. 6-0. 80%, V O. 6-1. 10%、Nb O. 04-0. 08%, CeO. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質(zhì)。高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于0.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進行熔煉，熔煉溫度為1480-1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩、鈮等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至280-320°C，注入鋼水，澆注溫度為1480-1520 V，保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至850-880°C，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至520-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5 )鍛造將鋼錠加熱至1150-1250 V進行鍛造，終鍛溫度940-960 V，鍛造比3-4:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以60-80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至860-910°C，保溫1_2小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫1_2小時，再以30-40 V /小時升溫至850-880°C，保溫1-2小時，最后以50_60°C /小時爐冷至480_510°C，出爐空冷至室溫；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1040-1060°C淬火，220-250°C兩次回火，每次回火2h ；
(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。
所述步驟(I)中脫氧劑為硅錳合金。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明配入少量的Nb，其和V在鋼中最終形成Nb (C，N)、V (C，N)，能夠使晶粒細化，并有時效特性，稀土元素Ce、Y能凈化鋼液，改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能等。本發(fā)明采用了合理的熱處理工藝，合適的退火處理以及采用低淬低回的方式，使模具鋼的硬度性能和耐沖擊性能都有顯著提高。本發(fā)明的高強度冷擠壓模具鋼與現(xiàn)有的冷擠壓模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強度以及抗回火穩(wěn)定性。由于本發(fā)明冷擠壓模具鋼綜合性能俱佳，可適用制作的模具范圍廣，使其壽命大大提高，降低生產(chǎn)使用成本，減少或避免在大沖擊載荷、工作速度高、高精度長壽命等特殊環(huán)境下使用模具尋在的不耐磨、韌性差崩刃、斷裂等問題。
具體實施例方式
高強度冷擠壓模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為C0. 2-0. 6%、Si ( O. 50%、Mn ( O. 50%, Cr 11. 50-15. 0%, Mo O. 6-0. 80%, V O. 6-1. 10%、Nb O. 04-0. 08%, CeO. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質(zhì)。高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，包括如下步驟
(1)熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O.4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進行熔煉，熔煉溫度為1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐18min前，投入錳、硅、釩、鈮等合金，然后投入O. 3%的脫氧劑硅錳合金，凈化鋼水的純凈度；
(2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至310°C，注入鋼水，澆注溫度為1500°C，保溫45min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐；
(3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠；
(4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至860°C，保溫5小時，然后以30°C/小爐冷至530°C，出爐空冷，清理表面缺陷；
(5)鍛造將鋼錠加熱至1250°C進行鍛造，終鍛溫度950°C，鍛造比3:1，得到鋼鍛件；
(6)退火處理先以70°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至880°C，保溫1. 5小時，以300C /小爐冷至730°C，保溫2小時，再以40°C /小時升溫至860°C，保溫1. 5小時，最后以600C /小時爐冷至500°C，出爐空冷至室溫；
(7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1060°C淬火，250°C兩次回火，每次回火
2h ；
(8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。經(jīng)檢驗，產(chǎn)物化學(xué)成分為CO. 36%、Si O. 41%、Mn O. 32%、Cr 13. 85%、Mo O. 73%、V
O.98%、Nb O. 065%、Ce O. 033%、Y O. 024%、P O. 012%、S O. 008%，余量為鐵和雜質(zhì)。力學(xué)性
能為抗拉強度1320MPa，屈服強度1080MPa，伸長率14%，斷面收縮率48%，沖擊韌性值13J/
2
cm ο
權(quán)利要求
1.一種高強度冷擠壓模具鋼，其特征在于，該模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為C O. 2-0. 6%、Si ( O. 50%、Mn ( O. 50%、Cr 11. 50-15. 0%、Mo O. 6-0. 80%、V O. 6-1. 10%、NbO.04-0. 08%、Ce O. 02-0. 05%、Y O. 02-0. 03%、P 彡 O. 030%、S 彡 O. 02%,余量為鐵和雜質(zhì)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，其特征在于包括如下步驟 (O熔煉煉鋼原料選擇含碳量小于O. 4%的廢鋼，將廢鋼加入真空感應(yīng)熔爐內(nèi)進行熔煉，熔煉溫度為1480-1550°C，廢鋼熔化至1/3時，放入鉻、鑰合金熔化，在鋼水出爐15-20min前，投入錳、硅、釩、鈮等合金，然后投入O. 2-0. 3%的脫氧劑，凈化鋼水的純凈度； (2)鋼水鑄造成型鋼錠將鋼錠模預(yù)熱至280-320°C，注入鋼水，澆注溫度為1480-1520 V，保溫40-50min后脫模保溫緩冷，48小時后出爐； (3)電渣重熔將鋼錠作為自耗電極放入電渣重熔裝置中進行二次精煉，降低氣體和夾雜物的含量，獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量高鋼錠； (4)退火處理將電渣重熔后的鋼錠加熱至850-880°C，保溫4-5小時，然后以20-300C /小爐冷至520-550°C，出爐空冷，清理表面缺陷； (5)鍛造將鋼錠加熱至1150-1250°C進行鍛造，終鍛溫度940-960°C，鍛造比3-4:1，得到鋼鍛件； (6)退火處理先以60-80°C/小時的升溫速度將鍛件加熱至860-910°C，保溫1_2小時，以20-30 V /小爐冷至720-750 V，保溫1-2小時，再以30-40 V /小時升溫至850-880°C，保溫1-2小時，最后以50_60°C /小時爐冷至480_510°C，出爐空冷至室溫； (7)淬火回火采用低淬低回的熱處理方式，即1040-1060°C淬火，220-250°C兩次回火，每次回火2h ； (8)噴丸、拋光處理淬火回火后，進行噴丸處理可以形成表面壓應(yīng)力層，改變淬火回火處理后的表面拉應(yīng)力狀態(tài)，進行模具拋光處理，可消除模具表面缺陷而提高模具壽命。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度冷擠壓模具鋼的加工工藝，其特征在于，所述步驟(I)中脫氧劑為娃猛合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強度冷擠壓模具鋼及其加工工藝，該模具鋼中各化學(xué)組分的重量百分比為C1.2-1.6%、Si≤0.50%、Mn≤0.50%、Cr11.50-15.0%、Mo0.6-0.80%、V0.6-1.10%、Nb0.04-0.08%、Ce0.02-0.05%、Y0.02-0.03%、P≤0.030%、S≤0.02%，余量為鐵和雜質(zhì)。本發(fā)明配入少量的Nb，其和V在鋼中最終形成Nb(C，N)、V(C，N)，能夠使晶粒細化，并有時效特性，稀土元素Ce、Y能凈化鋼液，改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能等。本發(fā)明的高強度冷擠壓模具鋼與現(xiàn)有的冷作模具鋼相比，具有更高的耐磨性、強韌性以及抗回火穩(wěn)定性。
文檔編號C22C38/26GK103014510SQ20121050359
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者王元軍 申請人:滁州市成業(yè)機械制造有限公司