高強韌性低合金冷作模具鋼的制作方法

專利名稱:高強韌性低合金冷作模具鋼的制作方法
本發明屬于工具鋼。
冷作模具鋼失效形式有二種。一是正常磨損，二是早期崩刃或斷裂。為解決冷作模具鋼崩刃斷裂問題。國外發展了高強韌性高合金基體鋼和高強韌性低合金工具鋼，如蘇聯的дu56、7×г2BM，美國的VASCO-MA、MatrixⅡ、L6、A6，英國的BA6，日本的GO等。我國也先后研制了65Nb、012A1、CG2、LD、Lm1、Lm2等改型基體鋼。高強韌性高合金基體鋼的缺點是合金度高(＞10%)，成本較高，工藝性能稍差，淬火回火溫度高，不利于節能，不利于中、小型工廠使用。目前我國沒有高強韌性低合金冷作模具鋼，而дu56、A6、BA6等因不含硅，回火穩定性稍差，7×г2BM、GO等因不含鎳，則韌性稍差。本發明所提出的冷作模具鋼兼有高強韌性和回火穩定性好的優點，它的化學成分如下碳含量0.50-0.80%，鎳含量為0.50-2.50%，硅含量為0.50-2.50%，鉻含量為0.50-2.50%，錳含量為0.50-2.00%，鉬含量為0.20-1.00%，釩含量為0.10-0.80%。其余為鐵和雜質。該冷作模具鋼在電弧爐中冶煉，最佳熱處理溫度是870～930℃，回火溫度是170～400℃。
本發明的技術要點是適宜的碳含量，以保證足夠的硬度，獲得較多的板條馬氏體。同時加入Ni和Si，以強韌化基體，并加入Cr和Mn以保證鋼的淬透性，還加入少量的細化晶粒的元素Mo和V，以形成特殊碳化物既可以細化晶粒又可以保證耐磨性，其合金度確保在5%以下，以保證良好的工藝性能。本發明的合金化方案配合合理的熱處理工藝，使基體獲得較多的板條馬氏體和細小晶粒，且含有適量的殘余奧氏體和細小均勻分布的碳化物，從而保證了本發明的高強韌性。
鎳提高鋼的強度、韌性和淬透性，但含量不易太高，否則成本高，被切削加工性下降。
硅提高鋼的強韌性和抗回火穩定性，但含量過高會出現脫碳現象。
鉻提高鋼的淬透性和回火穩定性，但鉻屬于較強碳化物形成元素，生成的碳化物在低溫加熱時不易溶解，故不能含量過高。
錳提高鋼的淬透性，又提高基體的強度。可使臨界點下降，對降低淬火溫度十分有利，但錳能促進晶粒長大，對韌性帶來不利影響。
鉬和釩用以防止晶粒長大，保證鋼的耐磨性，稍微提高鉬的含量有利于化學熱處理。
表1給出了與本發明化學成分相同的試件成份范圍。
表2給出本發明實施例和強韌性指標。抗彎試件采用10×10×120mm，跨距L＝100mm。抗壓試件尺寸φ5×10mm。一次沖擊試件尺寸為10×10×55mm，C型缺口＝12.7mm。小能量多次沖擊試件尺寸φ14×140mm，缺口R＝10mm，沖擊能量為32.49kg-cm。斷裂韌性試件尺寸10×20×100mm，跨距L＝80mm。
表3給出本發明的變形度，試件尺寸φ10×50mm。
表4給出本發明淬火、回火硬度值。
本發明鋼具有足夠的硬度，優良的強韌性;合金元素＜5%，熱塑性好，成材率高，成本低;工藝性能好，退火易軟化，碳化物細小均勻，無網狀和帶狀出現，淬透性較高，淬火變形小，熱處理工藝簡單，淬火溫度低，區間寬，采用低溫回火，有利于節能，特別適合于中、小型工廠使用。解決了模具崩刃、斷裂失效問題，主要在冷作模具上使用，也可以用于精密塑料模具，還可以在中、厚板冷剪刃，精密淬硬絲杠上使用，它可以軋成不同規格的鋼材(如扁材或棒材)。
權利要求
1.一種高強韌性低合金冷作模具鋼，其特征在于鋼中采用適宜的碳含量，并添加鎳、硅等多元少量合金元素。
2.根據權利要求
1所述鋼種，其特征在于碳含量為0.50-0.80%。
3.根據權利要求
1，2所述鋼種，其特征在于鎳含量為0.50-2.50%，硅含量為0.50-2.50%，鉻含量為0.50-2.50%，錳含量為0.50-2.00%，鉬含量為0.20-1.00%，釩含量為0.10-0.80%。
專利摘要
本鋼種采用適宜的碳含量，并添加鎳、硅等多元少量合金元素，在電弧爐中冶煉制成。它具有高強韌性、低合金度，成本低，工藝性能好，淬火回火溫度低等特點，解決了冷作模具鋼因斷裂崩刃的早期失效問題，并有利于節能，尤其適合中、小型工廠應用。它可鍛軋成各種型材，也可作淬硬精密塑料模具、中厚板冷剪刃等多種用途。
文檔編號C22C38/46GK87107114SQ87107114
公開日1988年5月18日 申請日期1987年10月22日
發明者孫培禎, 潘小泉, 陳鈺秋, 杜光華, 趙建生, 邱德卿, 喬學亮 申請人:華中工學院, 大冶鋼廠