專利名稱：一種新型熱精鍛模具鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種新型熱精鍛模具鋼。
背景技術(shù)：
熱作模具鋼工況條件復(fù)雜，模具型腔表面受急冷急熱作用，易出現(xiàn)熱疲勞失效。特別是熱精鍛模具，在工作時，模具型腔表面與熾熱金屬接觸，加上成形時摩擦生熱，模具表面溫度可高達(dá)600 70(TC，易發(fā)生軟化壓塌、熱磨損等；而當(dāng)熾熱的金屬件取出，模具迅速冷卻，模具型腔表面受拉應(yīng)力作用，易出現(xiàn)開裂等。目前被廣泛應(yīng)用的熱精鍛模具鋼主要有3Cr2W8V和H13鋼。鴇系的3Cr2W8V具有高的抗回火軟化能力和高的熱強(qiáng)性，但其塑性韌性、導(dǎo)熱性及熱疲勞性能較差；鉻系的H13鋼在韌性塑性方面優(yōu)于3Cr2W8V，但實際用于熱精鍛模具時，又常因熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性不足，出現(xiàn)熱磨損或壓塌失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用壽命高于3Cr2W8V和H13鋼的新型熱精鍛模具用鋼。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 本發(fā)明的一種新型熱精鍛模具鋼，包含的成分及其質(zhì)量百分比為
C:0.35 0.45，Si :0. 1 0. 3， Mn :0. 4 0. 6，
Cr:2.5 3.5， Mo:1.9 2.2， W :2.0 3.0， V :0. 8 1. 0， S《0. 020， P《0. 020， 余量為Fe。 本發(fā)明的熱作模具鋼其成分設(shè)計的理論依據(jù)是 C:綜合力學(xué)性能良好的，一般為中碳鋼。以H13含碳量為基，為獲得夠用韌性支持下盡可能高的熱強(qiáng)性宜選偏高的含碳量。本發(fā)明鋼含碳量0. 35 0. 45%為H13中上限。
Cr :淬火后，鉻固溶于馬氏體，可提高鋼的抗回火軟化能力。通過形成碳化物，鉻可提高鋼的淬透性。但過量加入鉻，對阻礙碳化釩析出有阻礙作用，會降低鋼的熱強(qiáng)性，并引起碳化物偏析，降低鋼的沖擊韌性。 Mo和W :鉬的加入，可提高鋼的淬透性和熱強(qiáng)性，并防止第二類回火脆性。但鉬加入過多，將引起碳化物偏析，降低鋼的韌性。鎢的加入，可提高鋼的熱穩(wěn)定性。 一般鎢含量控制在2. 0 3. 0%，鎢含量過高，熱強(qiáng)性不會有明顯提高，而鋼的韌性會有所下降。
V:釩可降低鋼的過熱敏感傾向。釩的碳化物硬度最高，顆粒細(xì)小分布彌散，可促進(jìn)鋼的二次硬化效果和抗回火軟化能力，提高鋼的熱穩(wěn)定性。釩含量過高，在二次硬化溫度范圍內(nèi)回火，鋼的塑性、韌性將明顯降低，釩的加入量一般不能超過1%。
Si :硅的加入，可提高鋼的淬透性和基體強(qiáng)度。硅是非碳化物形成元素，但能提高
回火時析出特殊碳化物的彌散度，適量的硅還可以改善鋼的韌性。 Mn :錳除能提高鋼的淬透性外，還可消除有害元素硫的影響。
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S和P :是由原材料帶入的有害元素，會使鋼的脆性增大。控制硫和磷的含量分別在0. 020%以下，并且含量越低越好。 本發(fā)明鋼有優(yōu)良的綜合性能，適用于高溫、高負(fù)荷、急熱急冷條件下的熱精鍛模具，與3Cr2W8V和HI3鋼相比，使用壽命提高顯著。
具體實施方式
實施例1 本實施例中，根據(jù)本發(fā)明鋼的成分及其質(zhì)量百分比，分別冶煉3爐本發(fā)明鋼和2爐對比鋼(3Cr2W8V和H13各1爐)，并用于同一種氣門熱精鍛模具。本實施例所述鋼的成分及其質(zhì)量百分比如表l所示。 表1本實施例鋼的成分及其質(zhì)量百分比(％ )
鋼種CSiMnCrMoWVSPFe
本發(fā)明鋼0. 390. 220. 482. 821. 992. 640. 920. 0050. 009剩余
本發(fā)明鋼0. 410. 230. 512. 962. 112. 820. 880. 0040. 008剩余
本發(fā)明鋼0. 410. 210. 462. 991. 982. 790. 930. 0060. 008剩余
對比鋼 3Cr2W8V0. 380. 320. 362. 53—8. 430. 430. 0040. 009剩余
對比鋼 H130. 410. 970. 475. 321. 661. 020. 0050. 010剩余 本實施例所述鋼用于氣門熱精鍛模具的使用壽命如表2所示。 表2本實施例鋼使用壽命
鋼種使用壽命
本發(fā)明鋼1#9765件
本發(fā)明鋼2#9976件
本發(fā)明鋼3#9168件
對比鋼3Cr2W8V1723件
4鋼種使用壽命
對比鋼H136974件 上述本發(fā)明鋼1# 3#用于氣門熱精鍛模具采用的熱處理工藝如下 (1)預(yù)加熱預(yù)加熱溫度為580 620°C ，預(yù)加熱時間為50分鐘； (2)淬火鹽浴爐內(nèi)淬火，淬火溫度為112(TC，保溫時間45分鐘，采用油冷卻，模具
硬度HRC50-52 ; (3)回火箱式爐內(nèi)進(jìn)行三次回火，回火溫度依次為58(TC、58(TC和62(TC，保溫時 間均為120分鐘，模具硬度HRC50-52。
權(quán)利要求
一種新型熱精鍛模具鋼，其特征在于，該鋼包含的成分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為C0.35～0.45，Si0.1～0.3，Mn0.4～0.6，Cr2.5～3.5， Mo1.9～2.2，W2.0～3.0，V0.8～1.0， S≤0.020，P≤0.020，余量為Fe。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，特別是涉及一種熱精鍛模具用鋼。其特征在于，該鋼的成分及質(zhì)量百分比為C0.35～0.45，Si0.1～0.3，Mn0.4～0.6，Cr2.5～3.5，Mo1.9～2.2，W2.0～3.0，V0.8～1.0，S≤0.020，P≤0.020，余量為Fe。本發(fā)明模具鋼有足夠的熱強(qiáng)性和熱穩(wěn)定性，更具有優(yōu)良的抗熱疲勞性及冷熱沖擊性能，特別適合于熱精鍛模具，具有高的使用壽命。
文檔編號C22C38/24GK101701319SQ20091020482
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者褚作明, 金康, 陳東 申請人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心