一种冷作模具钢材料其制作工艺的制作方法

1.本发明涉及高合金钢制备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种冷作模具钢材料其制作工艺。


背景技术：

2.冷作模具钢在工作时，由于被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此，冷作模具的正常报废原因一般是磨损，也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。
3.冷作模具钢与刃具钢相比，有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加工艺复杂。而且摩擦面积大、磨损可能性大、所以修磨起来困难。因此要求具有更高的耐磨化模具工作时承受冲压力大。又由于形状复杂易于产生应力集中，所以要求具有较高的韧性；模具尺寸大、形状复杂。所以要求较高的淬透性、较小的变形及开裂倾向性。总之，冷作模具钢在淬透性、耐磨性与韧性等方面的要求要较刃具钢高一些。而在红硬性方面却要求较低或基本上没要求(因为是冷态成形)，所以也相应形成了一些适于做冷作模具用的钢种，例如，发展了高耐磨、微变形冷作模具用钢及高韧性冷作模具用钢等。
4.现有技术中的冷作模具钢材多种多样，按照性能不同分为折叠cr12、cr12mo1v1、cr12mov、cr5mo1v、9mn2v和crwmn多种，但因其制备步骤中的原材料的不同及制备方法的差别，从而根据使用的用途专项得到高硬度/高热硬性/高韧性中的任意一种性能的冷作模具钢材，但随着社会技术的不断发展，对材料的性能要求也在不断提升，如何进一步的提高冷作模具钢材制备工艺，从而制得高性能的冷作模具钢材以满足使用需求。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种冷作模具钢材料其制作工艺，本发明所要解决的技术问题是：如何进一步提升冷作模具钢材的性能。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷作模具钢材料，其中各组分的质量百分比为：c 0.7
‑
0.8％、cr 6.5
‑
7.0％、ni 1.8
‑
2.2％、si 0.7
‑
1.2％、mn 0.1
‑
0.5％、mo 2.0
‑
2.5％、v 1.7
‑
2.2％、w 0.9
‑
1.3％，其余量为fe。
7.在一个优选地实施方式中，其中各组分的质量百分比为：c 0.7％、cr 6.5％、ni 1.8％、si 0.7％、mn 0.1％、mo 2.0％、v 1.7％、w 0.9％，其余量为fe。
8.在一个优选地实施方式中，其中各组分的质量百分比为：c 0.75％、cr 6.7％、ni 2.0％、si 0.9％、mn 0.3％、mo 2.25％、v 1.95％、w 1.1％，其余量为fe。
9.在一个优选地实施方式中，其中各组分的质量百分比为：c 0.8％、cr 7.0％、ni 2.2％、si 1.2％、mn 0.5％、mo 2.5％、v 2.2％、w 1.3％，其余量为fe。
10.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
11.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以
1.8％、si 0.7％、mn 0.1％、mo 2.0％、v 1.7％、w 0.9％，其余量为fe。
25.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
26.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以1650℃的温度下进行真空熔炼，并保温1.8h，使熔液的温度和成分达到均匀；
27.s2、浇铸锻造：将步骤s1中得到的合金浇铸，自然冷却形成钢锭，前对成型的钢锭进行锻造；
28.s3、球化退火：将步骤s2中锻造后的钢锭加热到830℃，并在该温度下保温1.6h，随后将该加热钢锭冷却至到700℃再进行5.3h的保温，之后匀速冷却到600℃出炉自然冷却至室温；
29.s4、硬化淬火：将步骤s3中退火后的钢锭胚料加热至1080
‑
1120℃进行淬火处理，待其冷却至500
‑
520℃进行保温回火处理，单次回火时长为1h，回火次数设置为4次，韧性回淬在炉外进行，且以500w以上的通风扇配合通风处理；高温下淬火，再多次高温回火，使残余奥氏体转变为马氏体，达到二次硬化，这样能获得高硬度和高热硬性，但韧性降低，尺寸会涨大；
30.s5、韧性回淬：将步骤s4中淬火后的钢锭再次加热至450
‑
500℃进行保温处理，随后使用液氮对其进行回淬处理，如此反复进行回淬4
‑
5次，得到模具钢锭，采用液氮的低温对硬化淬火后的钢锭进行急速降温处理，使尺寸膨胀的钢锭体积回缩，在保证高硬度和高热硬性的前提下进一步提升钢锭的韧性。
31.实施例2：
32.本发明提供了一种冷作模具钢材料，其中各组分的质量百分比为：c 0.7
‑
0.8％、cr 6.5
‑
7.0％、ni 1.8
‑
2.2％、si 0.7
‑
1.2％、mn 0.1
‑
0.5％、mo 2.0
‑
2.5％、v 1.7
‑
2.2％、w 0.9
‑
1.3％，其余量为fe；
33.而具体到本实施例中，其中各组分的质量百分比为：c 0.75％、cr 6.7％、ni 2.0％、si 0.9％、mn 0.3％、mo 2.25％、v 1.95％、w 1.1％，其余量为fe。
34.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
35.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以1650℃的温度下进行真空熔炼，并保温1.8h，使熔液的温度和成分达到均匀；
36.s2、浇铸锻造：将步骤s1中得到的合金浇铸，自然冷却形成钢锭，前对成型的钢锭进行锻造；
37.s3、球化退火：将步骤s2中锻造后的钢锭加热到830℃，并在该温度下保温1.6h，随后将该加热钢锭冷却至到700℃再进行5.3h的保温，之后匀速冷却到600℃出炉自然冷却至室温；
38.s4、硬化淬火：将步骤s3中退火后的钢锭胚料加热至1080
‑
1120℃进行淬火处理，待其冷却至500
‑
520℃进行保温回火处理，单次回火时长为1h，回火次数设置为4次，韧性回淬在炉外进行，且以500w以上的通风扇配合通风处理；高温下淬火，再多次高温回火，使残余奥氏体转变为马氏体，达到二次硬化，这样能获得高硬度和高热硬性，但韧性降低，尺寸会涨大；
39.s5、韧性回淬：将步骤s4中淬火后的钢锭再次加热至450
‑
500℃进行保温处理，随后使用液氮对其进行回淬处理，如此反复进行回淬4
‑
5次，得到模具钢锭，采用液氮的低温
对硬化淬火后的钢锭进行急速降温处理，使尺寸膨胀的钢锭体积回缩，在保证高硬度和高热硬性的前提下进一步提升钢锭的韧性。
40.实施例3：
41.本发明提供了一种冷作模具钢材料，其中各组分的质量百分比为：c 0.7
‑
0.8％、cr 6.5
‑
7.0％、ni 1.8
‑
2.2％、si 0.7
‑
1.2％、mn 0.1
‑
0.5％、mo 2.0
‑
2.5％、v 1.7
‑
2.2％、w 0.9
‑
1.3％，其余量为fe；
42.而具体到本实施例中，其中各组分的质量百分比为：c 0.75％、cr 6.7％、ni 2.0％、si 0.9％、mn 0.3％、mo 2.25％、v 1.95％、w 1.1％，其余量为fe。
43.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
44.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以1650℃的温度下进行真空熔炼，并保温1.8h，使熔液的温度和成分达到均匀；
45.s2、浇铸锻造：将步骤s1中得到的合金浇铸，自然冷却形成钢锭，前对成型的钢锭进行锻造；
46.s3、球化退火：将步骤s2中锻造后的钢锭加热到830℃，并在该温度下保温1.6h，随后将该加热钢锭冷却至到700℃再进行5.3h的保温，之后匀速冷却到600℃出炉自然冷却至室温；
47.s4、硬化淬火：将步骤s3中退火后的钢锭胚料加热至1080
‑
1120℃进行淬火处理，待其冷却至500
‑
520℃进行保温回火处理，单次回火时长为1h，回火次数设置为4次，韧性回淬在炉外进行，且以500w以上的通风扇配合通风处理；高温下淬火，再多次高温回火，使残余奥氏体转变为马氏体，达到二次硬化，这样能获得高硬度和高热硬性:。
48.实施例4：
49.本发明提供了一种冷作模具钢材料，其中各组分的质量百分比为：c0.7
‑
0.8％、cr 6.5
‑
7.0％、ni 1.8
‑
2.2％、si 0.7
‑
1.2％、mn 0.1
‑
0.5％、mo 2.0
‑
2.5％、v 1.7
‑
2.2％、w 0.9
‑
1.3％，其余量为fe；
50.而具体到本实施例中，其中各组分的质量百分比为：c 0.75％、cr 6.7％、ni 2.0％、si 0.9％、mn 0.3％、mo 2.25％、v 1.95％、w 1.1％，其余量为fe。
51.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
52.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以1650℃的温度下进行真空熔炼，并保温1.8h，使熔液的温度和成分达到均匀；
53.s2、浇铸锻造：将步骤s1中得到的合金浇铸，自然冷却形成钢锭，前对成型的钢锭进行锻造；
54.s3、球化退火：将步骤s2中锻造后的钢锭加热到830℃，并在该温度下保温1.6h，随后将该加热钢锭冷却至到700℃再进行5.3h的保温，之后匀速冷却到600℃出炉自然冷却至室温；
55.s4、韧性回淬：将步骤s4中淬火后的钢锭再次加热至450
‑
500℃进行保温处理，随后使用液氮对其进行回淬处理，如此反复进行回淬4
‑
5次，得到模具钢锭，采用液氮的低温对硬化淬火后的钢锭进行急速降温处理，使尺寸膨胀的钢锭体积回缩，在保证高硬度和高热硬性的前提下进一步提升钢锭的韧性。
56.实施例5：
57.本发明提供了一种冷作模具钢材料，其中各组分的质量百分比为：c 0.7
‑
0.8％、cr 6.5
‑
7.0％、ni 1.8
‑
2.2％、si 0.7
‑
1.2％、mn 0.1
‑
0.5％、mo 2.0
‑
2.5％、v 1.7
‑
2.2％、w 0.9
‑
1.3％，其余量为fe；
58.而具体到本实施例中，其中各组分的质量百分比为：c 0.8％、cr 7.0％、ni 2.2％、si 1.2％、mn 0.5％、mo 2.5％、v 2.2％、w 1.3％，其余量为fe。
59.本发明还包括一种冷作模具钢材料的制作工艺，具体制作步骤如下：
60.s1、冶炼:按冷作模具钢所含组分的质量百分比将原料放入感应炉内加热熔化，以1650℃的温度下进行真空熔炼，并保温1.8h，使熔液的温度和成分达到均匀；
61.s2、浇铸锻造：将步骤s1中得到的合金浇铸，自然冷却形成钢锭，前对成型的钢锭进行锻造；
62.s3、球化退火：将步骤s2中锻造后的钢锭加热到830℃，并在该温度下保温1.6h，随后将该加热钢锭冷却至到700℃再进行5.3h的保温，之后匀速冷却到600℃出炉自然冷却至室温；
63.s4、硬化淬火：将步骤s3中退火后的钢锭胚料加热至1080
‑
1120℃进行淬火处理，待其冷却至500
‑
520℃进行保温回火处理，单次回火时长为1h，回火次数设置为4次，韧性回淬在炉外进行，且以500w以上的通风扇配合通风处理；高温下淬火，再多次高温回火，使残余奥氏体转变为马氏体，达到二次硬化，这样能获得高硬度和高热硬性，但韧性降低，尺寸会涨大；
64.s5、韧性回淬：将步骤s4中淬火后的钢锭再次加热至450
‑
500℃进行保温处理，随后使用液氮对其进行回淬处理，如此反复进行回淬4
‑
5次，得到模具钢锭，采用液氮的低温对硬化淬火后的钢锭进行急速降温处理，使尺寸膨胀的钢锭体积回缩，在保证高硬度和高热硬性的前提下进一步提升钢锭的韧性。
65.实施例6：
66.分别取上述实施例1
‑
5所制得的冷作模具钢材料进行切销加工实验及性能测定，分五组对制得的冷作模具钢材料进行性能测定，得到以下数据：
[0067][0068][0069]
由上表可知，实施例2中原料配合比例适中，采用该原料配比及制备工艺制得的冷作模具钢材料抗弯强度在5400m pa以上、抗压强度在2900m pa以上、冲击韧性在110m pa以上，硬度达到63hrc，各项冷作模具钢性能均衡，且能达到相当的使用条件，从而满足使用者
对冷作模具钢的性能需求。
[0070]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。