一种冷作模具钢及其锻造方法

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域，特别是一种冷作模具钢及其锻造方法。

背景技术

D2合金工具钢属于美国进口的高耐磨微变形冷作模具钢，采用了真空电弧专利技术熔炼，含碳量高达1.55%，含铬量12%，经热处理硬度可达60HRC。D2冷作合金工具钢可用来制造截面大、形状复杂、经受冲击力大、要求耐磨性高的冷作模具，如硅钢片冲模、冷切剪刀、切边模、五金冲压模、拉伸模、不锈钢片冲裁模、高硬度冲裁模、搓丝模、五金零件制作和机械制造等。其特点是具有高的耐磨性、淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯强度，仅次于高速钢，是冲模、冷镦模等的重要材料。

模具钢根据其用途和工作条件可以分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，冷作模具钢主要用于在冷状态下进行工件压制、冷拉、冲压成型等的模具。D2模具钢即属于冷作模具钢，是高精度高寿命冷作模具的首选材料，主要为Cr12型冷作模具钢，该系列冷作模具钢是高碳高铬模具钢，这类模具钢都具有高的硬度、强度和耐磨性，但是由于含碳量较高，因此造成其共晶碳化物不均匀性严重，导致加热过程中，使热应力集中，从而严重影响其锻造塑性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有D2型冷作模具钢存在其锻造塑性不佳的问题，提供一种冷作模具钢及其锻造方法，来解决上述问题。

本发明的一种冷作模具钢，所述冷作模具钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.85～1.55%；Si：0.60～0.80%；Cr：7.85～12.5%；Mo：0.43～0.56%，V：0.25～0.45%；P≤0.030%；S≤0.02%；其余含量为Fe及其他不可避免元素。

本发明的一种冷作模具钢的锻造方法，包括下述步骤：

（1）制作3-5t重的钢锭；

（2）将制备好的钢锭装入加热炉中，加热至450-550℃，保温2.5-3.5h，再以100-150℃/h的升温速率升温至750-850℃，保温3-4h；再以50-60℃/h的升温速率升温至1000-1050℃，保温6-8h，备用；

（3）采用LZ锻造法对钢锭进行预锻造：将加热炉取出的冷作模具钢使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄，将钳口放入墩粗口进行墩粗处理，墩粗完成的冷作模具钢通过小型压机进行多次锻造中间段，所述LZ锻造法中是采用500t压机进行锻造；

（4）再将上述钢锭装入加热炉回炉，以80-90℃/h的加热速率升温至1150-1250℃，保温6-8h，然后采用KD锻造法进行锻造：使用上、下宽V型砧对对冷作模具钢中间段实现三个方向的冲压，进行两镦两拔工艺锻造，所述KD锻造过程中是采用1500t压机进行锻造。

本发明方法与现有技术相比，通过本发明加热之后的锻造的冷作模具钢共晶碳化物分布更加均匀 ,使其在锻造时热应力不会集中，从而提高锻造塑性及使用寿命；通过本发明加热的大锭型冷作模具钢，具有优良的锻造塑性，较大的提高了合金材料锻造成材率，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

具体实施方式

为了更好地解释本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，下述实施例仅仅是示例性的说明本发明的技术方案，并不以任何形式限制本发明。

实施例1

本实施例的一种冷作模具钢，所述冷作模具钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：1.55%；Si：0.60%；Cr：8.6%；Mo：0.56%，V：0.45%；P≤0.030%；S≤0.02%；其余含量为Fe及其他不可避免元素。

本实施例的一种冷作模具钢的锻造方法，包括下述步骤：

（1）制作3t重的钢锭；

（2）将制备好的钢锭装入加热炉中，加热至550℃，保温2.5h，再以150℃/h的升温速率升温至750℃，保温3h；再以50℃/h的升温速率升温至1000℃，保温8h，备用；

（3）采用LZ锻造法对钢锭进行预锻造：将加热炉取出的冷作模具钢使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄，将钳口放入墩粗口进行墩粗处理，墩粗完成的冷作模具钢通过小型压机进行多次锻造中间段，所述LZ锻造法中是采用500t压机进行锻造；

（4）再将上述钢锭装入加热炉回炉，以90℃/h的加热速率升温至1150℃，保温8h，然后采用KD锻造法进行锻造：使用上、下宽V型砧对对冷作模具钢中间段实现三个方向的冲压，进行两镦两拔工艺锻造，所述KD锻造过程中是采用1500t压机进行锻造。

实施例2

本实施例的一种冷作模具钢，所述冷作模具钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：0.85%；Si：0.80%；Cr：8.6%；Mo：0.43%，V：0.45%；P≤0.030%；S≤0.02%；其余含量为Fe及其他不可避免元素。

本发明的一种冷作模具钢的锻造方法，包括下述步骤：

（1）制作5t重的钢锭；

（2）将制备好的钢锭装入加热炉中，加热至550℃，保温2.5h，再以100℃/h的升温速率升温至750℃，保温4h；再以60℃/h的升温速率升温至1000℃，保温6h，备用；

（3）采用LZ锻造法对钢锭进行预锻造：将加热炉取出的冷作模具钢使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄，将钳口放入墩粗口进行墩粗处理，墩粗完成的冷作模具钢通过小型压机进行多次锻造中间段，所述LZ锻造法中是采用500t压机进行锻造；

（4）再将上述钢锭装入加热炉回炉，以80℃/h的加热速率升温至1250℃，保温6h，然后采用KD锻造法进行锻造：使用上、下宽V型砧对对冷作模具钢中间段实现三个方向的冲压，进行两镦两拔工艺锻造，所述KD锻造过程中是采用1500t压机进行锻造。

实施例3

本实施例的一种冷作模具钢，所述冷作模具钢是由下述质量百分比含量的元素组成：C：1.08%；Si：0.72%；Cr：7.98%；Mo：0.50%，V：0.38%；P≤0.030%；S≤0.02%；其余含量为Fe及其他不可避免元素。

本实施例的一种冷作模具钢的锻造方法，包括下述步骤：

（1）制作4t重的钢锭；

（2）将制备好的钢锭装入加热炉中，加热至500℃，保温3h，再以120℃/h的升温速率升温至800℃，保温3.5h；再以55℃/h的升温速率升温至1020℃，保温7h，备用；

（3）采用LZ锻造法对钢锭进行预锻造：将加热炉取出的冷作模具钢使用上下平砧对钢锭冒口端压钳柄，将钳口放入墩粗口进行墩粗处理，墩粗完成的冷作模具钢通过小型压机进行多次锻造中间段，所述LZ锻造法中是采用500t压机进行锻造；

（4）再将上述钢锭装入加热炉回炉，以85℃/h的加热速率升温至1100℃，保温7h，然后采用KD锻造法进行锻造：使用上、下宽V型砧对对冷作模具钢中间段实现三个方向的冲压，进行两镦两拔工艺锻造，所述KD锻造过程中是采用1500t压机进行锻造。