專利名稱：一種高品質(zhì)h13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法，屬模具鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
模具鋼是制造模具的必備材料。由于熱作模具與熱的金屬接觸，因此要求它具有高溫強度、耐磨性和韌性，抗熱疲勞及耐氧化性能，同時亦需要高的淬透性和較小的變形。為了滿足模具的上述要求，對鋼材性能就有特殊要求:鋼材成份均勻、組織均勻、硬度均勻；鋼質(zhì)純凈、要求鋼中有害元素及非金屬夾雜物含量低；鋼致密，無氣孔、疏松、偏析小等:鋼材各向異性小。美國H13鋼(相當于我國4Cr5MoSiVl)具有良好的綜合性能，被廣泛應用于熱鍛模具和擠壓模具。冶金工業(yè)出版社I 987年12月出版的《稀土在鋼鐵中的應用》一書曾報道“在合金鋼和高合金鋼中添加適量的稀土元素對鋼的純度、均勻性、晶粒細化和改善高合金鋼的熱塑性等有良好的影響”。在模具鋼中添加稀土生產(chǎn)稀土模具鋼也有些報導，稀土有很好的化學活性，易于與鋼中的硫、氧結(jié)合生成高熔點稀土氧化物、稀土硫化物、稀土硫氧化物、稀土硅酸鹽，這些物質(zhì)會在鋼液凝固過程中作為非白發(fā)結(jié)晶核心，促使鋼中晶粒細化。同時，稀土元素可以改變合金模具鋼內(nèi)合金碳化物Mn (Cr，w, V，Mo) C的形態(tài)，使得合金碳化物由針狀、片狀和連續(xù)網(wǎng)狀變?yōu)閺浬⒎植嫉念w粒狀或球狀碳化物形態(tài)，從而改善鋼的組織和性能。但由于鋼中氧、硫含量的控制導致稀土處理效果不穩(wěn)定，稀土模具鋼未能實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供改善鋼的組織和性能一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼及其生
產(chǎn)方法。一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼，稀土模具鋼的成分及重量百分比為: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%，稀土元素 0.001 0.010%，F(xiàn)e 余量。所述的稀土元素為La或Ce。所述的高品質(zhì)H13稀土模具鋼，鋼中全氧含量小于15PPm。一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼的生產(chǎn)方法，該鋼C、S1、Mn、Cr、Mo、V的化學成分的重量百分比符合NADCA207-2011高級H13鋼標準，P ^ 0.025 %, S ^ 0.005%，稀土元素
0.001 0.010%。a.電爐冶煉及LF爐精煉:按照NADCA207-2011高級H13鋼的成分及重量百分比為: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，進行配料和電爐熔煉，控制出鋼P≤0.010%，然后進行LF爐合金化及脫S，使S≤0.005%。b.VD爐真空除氣及喂稀土線:真空碳脫氧，鋼中全氧≤15PPm ;喂入稀土鎂鈣復合線按重量百分比計:Ce或La 20%、鎂 10%、鈣 2%、其余為硅或鐵，控制鋼中稀土元素殘留量的按重量百分比計:0.001 0.010% ;然后軟吹氬氣> 15分鐘。c.氬氣保護澆注:通過模內(nèi)及注流氬氣保護，防止注流氧化，采用機械式微區(qū)震蕩技術(shù)，細化結(jié)晶組織，改善鋼錠均勻性。d、高溫均勻化:對鋼錠進行1220 1300°C高溫均勻化，持續(xù)時間為15 40小時后鍛壓，消除液析和帶狀偏析。e、鍛后退火:鍛后對鍛件迅速水冷至350 450°C后進行球化退火，抑制碳化物成網(wǎng)狀析出。本發(fā)明控制鋼中全氧含量小于15PPm、加入稀土處理、氬氣保護澆注、微區(qū)震蕩、高溫均勻化、有效抑制碳化物析出的球化退火工藝方面來實現(xiàn)合金模具鋼性能的優(yōu)化，從而獲得高品質(zhì)H13稀土模具鋼。本發(fā)明的模 具鋼最大優(yōu)點是:高純凈度、高組織均勻性和高力學性能等向性，有效提高模具的使用壽命，降到生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明退火組織圖。
具體實施例方式實施例1本發(fā)明采用高品質(zhì)H13稀土模具鋼的成分及重量百分比為: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 彡 0.005%，La 或 Ce 0.001 0.010%, Fe 余量。本實施例中，熱作模具鋼的工藝過程和步驟如下:(I)電爐冶煉及LF爐精煉:按照NADCA207-2011高級H13鋼的成分及重量百分比為:C 0.37 0.42%，Si 0.80 1.20%, Mn 0.20 0.50%, Cr 5.00 5.50%, Mo
1.20 L 75%，V 0.80 L 20%，P 彡 0.025%, S ^ 0.005%,Fe 余量進行配料、電爐熔煉，控制出鋼P彡0.010%，然后進行LF爐合金化及脫S，使S彡0.005%。⑵VD爐真空除氣及喂稀土線:真空碳脫氧，鋼中全氧彡15PPm ;喂入稀土鎂鈣復合線(Ce或La 20%、鎂 10%、鈣 2%)，控制鋼中稀土元素殘留量:0.001 0.010%；然后軟吹氬^氣> 15分鐘。(3)氬氣保護澆注:通過模內(nèi)及注流氬氣保護，防止注流氧化，采用機械式微區(qū)震蕩，細化結(jié)晶組織，改善鋼錠均勻性。(4)高溫均勻化:對鋼錠進行1220 1300°C高溫均勻化，持續(xù)時間為15 40小時后鍛壓，消除液析和帶狀偏析。(5)鍛后退火:鍛后對鍛件迅速水冷至350 450°C后進行球化退火，抑制碳化物成網(wǎng)狀析出。
權(quán)利要求
1.一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼，其特征在于，稀土模具鋼的成分及重量百分比為: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%，稀土元素 0.001 0.010%，F(xiàn)e 余量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼，其特征在于，所述的稀土元素為Ce 或 La。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼，其特征在于，鋼中全氧含量小于15PPm。
4.一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下工藝過程和步驟: a.電爐冶煉及LF爐精煉:按照NADCA207-2011高級H13鋼的成分及重量百分比為: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余量進行配料、電爐熔煉，控制出鋼P≤0.010%,然后進行LF爐合金化及脫S，使S≤0.005% ； b.VD爐真空除氣及喂稀土線:真空碳脫氧，鋼中全氧≤15PPm;喂入稀土鎂鈣復合線:重量百分比為Ce或La 20%、鎂 10%、|丐 2%,其余為娃或鐵,控制鋼中稀土元素殘留量按重量百分比計:0.001 0.010% ;然后軟吹氬氣> 15分鐘； c.氬氣保護澆注:通過模內(nèi)及注流氬氣保護，防止注流氧化，采用機械式微區(qū)震蕩技術(shù)，細化結(jié)晶組織，改善鋼錠均勻性； d.高溫均勻化:對鋼錠進行1220 1300°C高溫均勻化，持續(xù)時間為15 40小時后鍛壓，消除液析和帶狀偏析； e.鍛后退火:鍛后對鍛件迅速水冷至350 450°C后進行球化退火，抑制碳化物成網(wǎng)狀析出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)H13稀土模具鋼及其生產(chǎn)方法，屬模具鋼制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的高品質(zhì)H13稀土模具鋼的成分及重量百分比為C0.37～0.42％，Si0.80～1.20％，Mn0.20～0.50％，Cr5.00～5.50％，Mo1.20～1.75％，V0.80～1.20％，P≤0.025%，S≤0.005％，稀土元素0.001～0.010％，F(xiàn)e余量。本發(fā)明通過電爐冶煉、LF爐精煉、VD爐真空除氣、喂稀土鎂鈣復合線、氬氣保護澆注、鍛造、退火、熱處理。本發(fā)明的模具鋼最大優(yōu)點是高純凈度、高組織均勻性和高力學性能等向性，有效提高模具的使用壽命，降到生產(chǎn)成本。
文檔編號C21D8/00GK103243268SQ201310167869
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者雷丙旺, 胡永平, 李金昆, 李寶臣, 崔淑梅, 石寶鳳, 任勝利, 李連貴, 徐亞東 申請人:內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團有限公司