一種冷作模具鋼的製備方法
2023-10-11 15:49:04 2
一種冷作模具鋼的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種Cr12冷作模具鋼的製備方法，包括以下步驟：a）在中頻感應爐中按C：2.00%～2.30%，Si：≤0.40%，Mn：≤0.40%，S：≤0.030%，P：≤0.030%，Cr：11.50～13.00%，Ni：≤0.25%，Cu：允許≤0.30%，鈷Co：≤1.00%的成分熔煉鋼液；b）再熔煉過程即將澆鑄時，將質量為鋼液0.05%的鉀鈉變質劑放入澆包，後將鋼液倒入澆包並搖勻；c）將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；d）鑄件凝固後，進行後處理。經過本發明的上述工藝處理，改善Cr12鋼的凝固過程，使得晶粒變細，晶界上碳化物的含量明顯減少，並呈彌散分布，從而改善了Cr12鋼的綜合力學性能的目的。
【專利說明】一種冷作模具鋼的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種冷作模具鋼的製備方法，具體來說是一種具有良好的微觀組織和良好力學性能的Crl2模具鋼的製備方法，屬於冷作模具鋼製備【技術領域】。
【背景技術】
[0002]Crl2鋼在鑄造過程，在晶界上易出現粗大網狀共晶碳化物以及魚骨狀碳化物，且晶粒比較粗大，使鋼的強度和韌性明顯降低，嚴重縮短了模具使用壽命。獲得晶粒比較細小的組織並預防粗大網絡狀碳化物在晶界出現是獲得良好坯料組織的先決條件。在目前各種鋼材的鑄造生產中，多種變質劑被廣泛應用以細化晶粒改善組織結構。目前鉀鈉變質劑作為一種高活性新型變質劑開始得到應用。由於鉀、鈉的活性很高，使得在凝固過程中，更易於形成新的形核襯底，起到淨化鋼液，細化晶粒，強化基體，改變夾雜物形態的作用。目前，還未發現有鉀鈉變質劑運用於Crl2鋼的鑄造中的相關技術的研究和發明。
[0003]由於Crl2鋼是一種具有廣泛用途的冷作模具鋼，改善其原材料組織，提高其性能將有較大的經濟意義。鉀鈉變質劑是一種變質劑，在鑄造中已經被廣泛使用，其成分中含有:NaCl, Na2CO3' Na3AlF6' Na2B4O7' KF、KBF4' KCl。Na 含量為 20% ~23%, K 含量為 12% ~15%。本發明立足採用高活性的鉀鈉變質劑對凝固過程的Crl2鋼進行孕育處理，提高其形核率，細化晶粒，減少晶界上的共晶碳化物，促進共晶碳化物彌散分布，降低後續熱加工工藝成本，這將有效改善Crl2鋼的綜合力學性能，延長其使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種具有良好力學性能和組織的Crl2冷作模具鋼的製備方法。通過在Cr鋼的鑄造的過程中添加鉀鈉變質劑的方法，使形核率大幅度上升，晶粒細化，並減少了分布在晶界上的共晶碳化物，使共晶碳化物彌散分布。顯著改善Crl2鋼的微觀組織，從而增強了 Crl2鋼的綜合力學性能。
[0005]為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下:
[0006]一種具有良好的微觀組織和良好力學性能的Crl2冷作模具鋼的製備方法，包括具體如下步驟:
[0007]a)在中頻感應爐中按 C:2.00% ~2.30%, S1:≤ 0.40%,Mn:≤ 0.40%, S:≤ 0.030%,P:≤ 0.030%, Cr: 11.50 ~13.00%, Ni S 0.25%, Cu:允許≤ 0.30%，鈷 Co:≤ 1.00% 的成分
熔煉鋼液。
[0008]b)再熔煉過程即將澆鑄時，再熔煉過程即將澆鑄時，將質量為鋼液0.04%~0.06%的鉀鈉變質劑放入澆包，後將鋼液倒入澆包並搖勻；上述鉀鈉變質劑最優用量為為鋼液質量的0.05% ；
[0009]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0010]d)鑄件凝固後，進行後處理。
[0011]如果加入鉀鈉變質劑量太少，形核數量增加較少，晶粒細化效果不明顯；如果加入得太多，反而會使得Crl2鋼晶界上產生更多的晶界共晶碳化物，且更易連成網狀，在內應力作用下，裂紋易擴展，鑄造後或在使用中易出現裂紋，影響綜合力學性能。
[0012]鑄件的後處理包括退火，淬火和回火。先進行退火:將鑄件加熱到860°C，保溫2小時，隨爐冷卻到500°C ;再進行淬火:將鑄件加熱到960°C，保溫1.5小時，取出油淬；最後進行回火:回火溫度為200°C,保溫2小時。
[0013]經過變質處理，改善Crl2鋼的凝固過程，使得晶粒變細，晶界上碳化物的含量明顯減少，並呈彌散分布，從而改善Crl2鋼的綜合力學性能的目的。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實例對本發明進一步說明，其目的在於更好地理解本發明的內容而非限制本發明的保護範圍。
[0015]實施例1
[0016]a)在中頻感應爐中，按 C:2.00% ~2.30%, Si: ^ 0.40%, Mn: ^ 0.40%, S:(0.030%, P: ^ 0.030%, Cr: 11.50 ~13.00%, Ni: ^ 0.25%, Cu:允許≤ 0.30%,鈷 Co:(1.00%的成分熔煉鋼液；
[0017]b)再熔煉過程即將澆鑄時，加入含量為0.04%的鉀鈉變質劑，並搖勻；
[0018]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0019]d)鑄件凝固後，進行後處理，先進行退火:將鑄件加熱到860°C，保溫2小時，隨爐冷卻到500°C ;再進行淬火:將鑄件加熱到960°C，保溫1.5小時，取出油淬；最後進行回火:回火溫度為200°C，保溫2小時。
[0020]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。
[0021]實施例2
[0022]a)同實施例1 ;
[0023]b)再熔煉過程即將澆鑄時，加入含量為0.05%的鉀鈉變質劑，並搖勻；
[0024]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0025]d)鑄件凝固後，進行後處理，步驟同實施例1。
[0026]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。
[0027]實施例3
[0028]a)同實施例1 ;
[0029]b)再熔煉過程即將澆鑄時，加入含量為0.06%的鉀鈉變質劑，並搖勻；
[0030]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0031]d)鑄件凝固後，進行後處理，步驟同實施例1。
[0032]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。
[0033]對照例I
[0034]a)同實施例1 ;
[0035]b)再熔煉過程即將澆鑄時，不加變質劑；
[0036]c)將未經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0037]d)鑄件凝固後，進行後處理，步驟同實施例1。
[0038]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。[0039]對照例2
[0040]a)同實施例1 ;
[0041]b)再熔煉過程即將澆鑄時，加入含量為0.02%的鉀鈉變質劑，並搖勻；
[0042]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0043]d)鑄件凝固後，進行後處理，步驟同實施例1。
[0044]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。
[0045]對照例3
[0046]a)同實施例1 ;[0047]b)再熔煉過程即將澆鑄時，加入含量為0.08%的鉀鈉變質劑，並搖勻；
[0048]c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中；
[0049]d)鑄件凝固後，進行後處理，步驟同實施例1。
[0050]取試樣進行力學性能測試，其測試結果見表1所示。
[0051]表1性能測試數據
[0052]
【權利要求】
1.一種Crl2冷作模具鋼的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟:
a)在中頻感應爐中按C:2.00% ~2.30%, S1:≤ 0.40%, Mn:≤ 0.40%, S:≤ 0.030%, P:(0.030%, Cr: 11.50 ~13.00%, N1:≤ 0.25%, Cu:允許≤ 0.30%，鈷 Co:≤ 1.00% 的成分熔煉鋼液。 b)再熔煉過程即將澆鑄時，再熔煉過程即將澆鑄時，將質量為鋼液0.04%-0.06%的鉀鈉變質劑放入燒包，後將鋼液倒入燒包並搖勻； c)將經過變質處理的金屬液澆注到鑄型中； d)鑄件凝固後，進行後處理。
2.根據權利要求1所述的Crl2冷作模具鋼的製備方法，其特徵在於，步驟b)中鉀鈉變質劑用量為鋼液質量的0.05%。
3.根據權利要求1所述的Crl2冷作模具鋼的製備方法，其特徵在於，所述後處理包括鑄件的後處理包括退火，淬火和回火；先進行退火:將鑄件加熱到860°C，保溫2小時，隨爐冷卻到500°C ;再進行淬火:將鑄件加熱到960°C，保溫1.5小時，取出油淬；最後進行回火:回火溫度為200°C，保溫2小時。
【文檔編號】C21C7/00GK103602921SQ201310522450
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】廖紹勤, 鄧沛然, 張謹博, 白耀貴 申請人:上海工程技術大學