稀土模具鋼及其生產方法技術

一種稀土模具鋼及其生產方法。采用中頻爐冶煉、電渣重熔、鍛造成材、退火、檢驗的工藝流程，在出鋼過程中當鋼流出三分之一或二分之一時，將裝有稱量稀土的鋼罩壓入包底、攪動，使稀土熔化并均勻。稀土加入量為鋼重量的０．１０～０．５０％，最好是在０．２０～０．２５％。稀土模具鋼易鍛，組織細密，成分均勻，具有高溫沖擊韌性好，使用壽命提高二至三倍。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金領域，特別是關于。冶金工業出版社1987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?！钡菍υ谀＞咪撝刑砑酉⊥辽a稀土模具鋼未見報導?，F有生產模具鋼主要采用電弧爐冶煉、軋制成材的工藝。由于該工藝沒有很好的除硫方法，使得鋼中硫沿晶界偏聚，即使鋼中只有0.002%的硫，偏聚現象也很明顯。而這部分硫是最有可能直接弱化晶界的，鋼中含硫量較高時，晶界上偏聚的硫也較多，鋼的熱塑性也就較差?，F有模具鋼中的含硫量小于或等于0.03%為合格，顯然，這樣高的含硫量直接影響了模具鋼的熱塑性能。另外，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、偏析等;鋼材各向同性，橫向機械性能高。采用現有電弧爐冶煉、軋制成材工藝生產的模具鋼很難達到上述要求。本專利技術的目的是為了提高模具鋼的熱塑性能，在熱作模具鋼3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1(即H13)中添加適量的稀土金屬，以改善鋼材的物理性能，從而達到提高模具使用壽命的目的。同時提供一種稀土模具鋼的冶煉方法。本專利技術的技術構成是，使用以鈰為主的混合稀土金屬，按鋼重量的0.10～0.50%加入稀土，以鋼包壓入法在3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1(即H13)鋼中添加稀土金屬，采用中頻爐冶煉-加入稀土、電渣重熔-鍛造成材-退火-檢驗的稀土模具鋼生產工藝，鋼中稀土含量控制在0.02～0.03%(重量)。試驗是在150公斤的中頻感應爐按常規工藝冶煉，在鋼包中壓入配量的稀土，再進行電渣重熔。電渣錠要及時進行緩冷，然后鍛造成材。加入稀土的方法是先將稱量好的稀土金屬放入一個鋼罩內并用鋁絲捆好，鋼罩的背面有一條連桿，出鋼過程中當鋼水流出三分之一至二分之一時，將準備好的裝有稀土的鋼罩迅速壓入包底，并來回攪動幾次，促使稀土熔化和均勻分布。鍛造溫度一般控制在1120～1160℃，開鍛溫度在1060～1100℃為宜。電渣重熔后的H13RE、3Cr2W8VRE，經電子探針檢驗，其中大部分的硫形成穩定的、高熔點的稀土氧硫化物的RE2O2S，在凝固時成為結晶核心，因而這部分硫不會在晶界形成網狀偏析，從而改善了鋼的熱塑性。從電鏡檢驗結果看出，H13RE、3Cr2W8VRE鋼中有固溶狀態的稀土元素存在，這是提高鋼的熱塑性的重要因素。另外，根據送樣到北京鋼鐵研究總院進行金相檢驗結果看出，稀土元素細化了鋼中的碳化物，也有利于改善鋼的熱塑性。表1 金相檢驗鋼中碳化物網狀結果 檢驗結果表明，加稀土的模具鋼比不加稀土的模具鋼網狀碳化物降低0.5級。從電鏡照片和北京鋼鐵研究總院金相檢驗結果可以看出，加稀土的比不加稀土的鋼晶粒度細，組織致密，均勻性好。表2 金相檢驗晶粒度結果 結果表明，加稀土的模具鋼比不加稀土的模具鋼晶粒度提高2級。由于采用中頻爐冶煉-添加稀土、電渣重熔的冶煉工藝，使得鋼材橫向沖擊值高;延伸率高;幾乎看不到纖維狀組織;無夾渣，氣孔及偏析;疲勞極限高。3Cr2W8VRE高溫抗拉強度δb達到1250N/mm2，屈服強度δ0.2達到1140N/mm2，斷面收縮率ψ達到46.0%。H13RE高溫抗拉強度δb達到1500N/mm2，屈服強度δ0.2達到1310N/mm2，斷面收縮率ψ達到50.0%。尤為突出的是H13RE的高溫沖擊韌性平均從45.6akuj/cm2提高到71.6akuj/cm2，平均提高57.7%。電渣重熔使鋼純凈、組織致密、成份均勻、表面光潔。綜上所述，采用本專利技術生產的稀土模具鋼，具有鋼的組織細密，成份均勻，稀土模具鋼易鍛，明顯提高H13RE鋼的高溫沖擊韌性，提高了熱塑性。經宜山軸承廠進行使用壽命對比試驗，結果表明，采用H13RE、3Cr2W8VRE稀土模具鋼制成的模具的使用壽命比常規生產的3Cr2W8V鋼制成的模具使用壽命提高二至三倍。在桂林有色金屬加工廠進行了都經過電渣重熔，鍛造成材生產的3Cr2W8V與3Cr2W8VRE的使用壽命對比，結果是用3Cr2W8V加工成的φ36mm穿孔針生產管坯120根，就出現拉細或開裂;而用稀土模具鋼3Cr2W8VRE加工成φ36mm穿孔針生產管坯，平均在150根左右，最高達180根，使用壽命提高25%。實施例試驗是在150公斤的中頻感應爐按常規工藝進行冶煉;采取在鋼包中壓入稀土的方法添加稀土，再進行電渣重熔，電渣錠經緩冷然后鍛造成材，鍛造溫度在1120～1160℃，開鍛溫度在1060～1160℃，然后退火，檢驗，獲得合格產品。進行了不同稀土加入量對鋼性能的影響試驗。當稀土元素加入量小于0.10%(重量)時，鋼中稀土含量少，從檢驗結果看，達不到凈化鋼液、改變鋼中有害元素硫的作用。當稀土元素加入量在0.2～0.25%時，鋼中稀土含量在0.02～0.03%之間，稀土元素對鋼材的物理性能有明顯效果，提高了鋼材的熱塑性，提高了模具的使用壽命。當稀土加入量大于0.30%或達到0.50%以上時，電渣重熔后鋼中稀土含量仍在0.02～0.03%之間，這說明稀土元素的收得率低，大部分稀土被燒損，使得鋼材的成本提高。權利要求1.一種，其特征在于使用以鈰為主的混合稀土金屬，按鋼重量的0.10～0.50%加入稀土，以鋼包壓入法在3Cr2W8V、4Cr5MoSiV1鋼中添加稀土金屬，采用中頻爐冶煉-加入稀土、電渣重熔-鍛造成材-退火-檢驗的稀土模具鋼生產工藝。2.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于所述鋼包壓入法添加稀土，是先將稱量好的稀土金屬，放入一個鋼罩內并用鋁絲捆好，出鋼時當鋼水流出三分之一至二分之一時，將準備好的裝有稀土的鋼罩迅速壓入包底，并來回攪動。3.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于鍛造成材溫度在1120～1160℃，開鍛溫度在1060～1100℃。4.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于進行電渣重熔后，電渣錠要及時進行緩冷，然后鍛造成材。5.根據權利要求1所述的稀土模具鋼，其特征在于鋼中稀土含量最好是在0.02～0.03%之間。全文摘要一種。采用中頻爐冶煉、電渣重熔、鍛造成材、退火、檢驗的工藝流程，在出鋼過程中當鋼流出三分之一或二分之一時，將裝有稱量稀土的鋼罩壓入包底、攪動，使稀土熔化并均勻。稀土加入量為鋼重量的0.10～0.50％，最好是在0.20～0.25％。稀土模具鋼易鍛，組織細密，成分均勻，具有高溫沖擊韌性好，使用壽命提高二至三倍。文檔編號C22C38/22GK1088629SQ9211496公開日1994年6月29日 申請日期1992年12月22日 優先權日1992年12月22日專利技術者蔣憲明, 黃演清, 梁德勝, 磨英堅, 李仁福, 韋美菊 申請人:廣西冶金研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種稀土模具鋼及其生產方法，其特征在于使用以鈰為主的混合稀土金屬，按鋼重量的０. １０～０. ５０％加入稀土，以鋼包壓入法在３Ｃｒ↓［２］Ｗ↓［８］Ｖ、４Ｃｒ↓［５］ＭｏＳｉＶ↓［１］鋼中添加稀土金屬，采用中頻爐冶煉－加入稀土、電渣重熔－鍛造成材－退火－檢驗的稀土模具鋼生產工藝。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣憲明，黃演清，梁德勝，磨英堅，李仁福，韋美菊，
申請(專利權)人：廣西冶金研究所，
類型：發明
國別省市：45[中國|廣西]