一種細化h13模具鋼碳化物的方法
2023-04-25 23:43:16 2
一種細化h13模具鋼碳化物的方法
【專利摘要】一種細化H13模具鋼碳化物的方法，屬於金屬材料領域。包括：含鎂母電極製備、電渣重熔、緩冷、退火步驟。製備含鎂H13母電極是採用感應爐→模鑄工藝，或是採用電爐→爐外精煉→連鑄坯或模鑄工藝。含鎂H13母電極中鎂含量大於50ppm。電渣重熔渣係為CaF2-Al2O3-CaO-MgO，重熔過程連續對渣池加鋁粉脫氧。電渣錠中鎂含量大於5ppm。脫錠後放入保溫坑緩冷。退火工藝為，升溫速度為40-50℃/h，升溫到650-760℃保溫2h，再升溫至860℃保溫8h，爐內自然冷卻，500℃出爐，自然冷卻至常溫。本發明鋼中含有一定鎂，不僅降低H13熱作模具鋼中碳化物數量，有效細化碳化物；對凝固組織細化產生有利的作用，由此提高H13熱作模具鋼的強度及耐磨性能。
【專利說明】一種細化H13模具鋼碳化物的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於金屬材料領域，涉及改善鋼質量的方法，具體是指一種細化H13模具鋼碳化物的方法。
【背景技術】
[0002]隨著模具製造業的不斷發展、模具工作條件的日益苛刻，對模具材料的冶金質量、性能、壽命等要求不斷提高。國產H13模具鋼與國際先進水平相比存在一定的差距，國產H13鋼製的壓鑄模具壽命為3~5萬模次，進口的可達20萬次。H13熱作模具鋼是高合金鋼，鋼中碳含量比較高，冶煉或熱加工過程，鋼中存在大量的碳化物，其碳化物的大小、形貌及分布對模具的使用壽命和性能的穩定性具有極大地影響。碳化物分為一次碳化物和二次碳化物。其中一次碳化物是在鋼液凝固的共晶反應階段直接從液相中析出，二次碳化物是從奧氏體或馬氏體中析出。碳化物為二次滲碳體並且鉻是碳化物主要形成元素。細小而均勻分布的碳化物可提高鋼的耐磨性，強度，韌性和使用壽命。國產H13模具鋼一次碳化物較多，退火組織中碳化物有明顯沿晶界分布現象，因此細化鋼中的碳化物、改善碳化物的分布對提高模具鋼質量具有重要的作用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是對含鎂H13模具鋼的製備一電渣重熔一緩冷一退火工藝路線，採用鎂細化H13模具鋼碳化物的方法。
[0004]本發明採用以下技術方案實現:細化H13模具鋼中碳化物，並且改善碳化物的分布，主要包括以下步驟:
[0005](I)大於50ppm含鎂H13模具鋼母電極的製備；
[0006](2)電渣重熔過程採用液渣引燃法，渣係為CaF2-Al203-Ca0-Mg0。電渣重熔過程連續對渣池加鋁粉脫氧，加鋁量為lkg/tiH。保證電渣錠中的鎂含量大於5ppm;
[0007](3)脫錠後放入保溫坑緩冷。退火工藝為:升溫速度為40-50°C /h,升溫到650-760°C保溫2h，再升溫至860°C保溫8h，爐內自然冷卻，500°C出爐。自然冷卻至常溫。
[0008]為了較好的實現本發明，電渣重熔過程最佳渣係為50°/(￡逆2-20貼1203-209^0-109^0。
[0009]本發明具有以下優點及有益效果:
[0010](I)利用鎂微合金化理論和技術降低H13熱作模具鋼中碳化物數量，有效細化碳化物；
[0011](2)鋼中含有一定鎂，不僅影響H13模具鋼中夾雜物及碳化物的析出行為，同時還會對凝固組織細化產生有利的作用，由此提高H13熱作模具鋼的強度及耐磨性能；
[0012](3)有助於H13熱作模具鋼冶煉新工藝的開發，研究成果可推廣應用至其它高碳工模具鋼的生產。
【專利附圖】
【附圖說明】[0013]圖1電解碳化物SEM形貌:Ca)不含鎂；(b)含鎂IOppm ；
[0014]圖2碳化物SEM形貌:(a)不含鎂；(b)含鎂IOppm ；
[0015]圖3碳化物粒徑分布。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。
[0017]實施例1
[0018]採用2t感應爐冶煉H13廢鋼一200kg電渣重熔(Φ 180mm)—緩冷一退火工藝路線，具體步驟如下:
[0019](I)在感應爐出鋼過程加入Fe-20.13wt%Al_6.02wt%Mg合金20kg，出鋼後鎮靜60s後燒鑄；
[0020](2)電渣重熔過程採用液渣引燃法。渣料在600°C下烘烤8h。加入渣料為CaF25kg-2kgAl203-2kgCa0-lkgMg0 ；
[0021](3)電渣重熔過程工作電壓為55V，工作電流為2kA。冶煉過程加鋁量為0.2kg，分四次加入。脫錠後放入保溫坑保溫8h。
[0022](4)退火工藝為:升溫速度為40_50°C /h,升溫到650_760°C保溫2h，再升溫至860 V保溫8h，爐內自然冷卻，500 °C出爐。自然冷卻至常溫。
[0023]為了更充分的說明本發明的效果，現在以實際測試數據進行相關說明:
[0024]取上述加鎂退火電渣錠和不加鎂退火電渣錠的電解樣及金相樣。其成分如表1所
/Jn ο
[0025]表1退火後H13模具鋼的成分/%
[0026]
【權利要求】
1.一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:包括:含鎂母電極製備、電渣重熔、緩冷、退火步驟，製備含有一定鎂含量、經電渣處理的H13模具鋼，利用鎂來細化鋼中的碳化物。
2.根據權利要求1所述的一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:製備含鎂H13母電極是採用感應爐一模鑄工藝，或者是採用電爐一爐外精煉一連鑄坯或模鑄工藝。
3.根據權利要求1~2所述的一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:含鎂H13母電極中鎂含量大於50ppm。
4.根據權利要求1所述的一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:電渣重熔渣係為CaF2-Al2O3-CaO-MgO,重熔過程連續對渣池加鋁粉脫氧，加鋁量為lkg/tiH。
5.根據權利要求1所述的一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:保證電洛錠中鎂含量大於5ppm。
6.根據權利要求1所述的一種細化H13模具鋼中碳化物的方法，其特徵在於:脫錠後放入保溫坑緩冷；退火工藝為，升溫速度為40-50°C /h,升溫到650-760°C保溫2h，再升溫至860°C保溫8h，爐內自然冷卻，500°`C出爐，自然冷卻至常溫。
【文檔編號】C22B9/18GK103484686SQ201310453102
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】李晶, 姚迪, 王亮亮, 臧若愚, 李勇勇, 寧博, 何志軍, 韓嘯, 李稷, 王昊, 吳政, 武賀 申請人:北京科技大學